DE2113512A1 - Antrieb fuer Rohrzangen - Google Patents

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PATENTANWÄLTE

DK.ing. H. NEGENDANK - dipl-ing. H. HAUCK · üipl.-?hys. W. SCHMITZ

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Antrieb für Rohrzangen

Beim Zusammensetzen und Lösen von Rohrverbindungen, z. B. von Teilen oder Zügen von Schwerstangen oder Bohrrohren, die bei dem bekannten Drehbohren von Öl- und Gasbohrlöchern verwendet werden, wird der sich in das Bohrloch erstreckende Bohrrohrzug an einer Drehung gehindert, während ein oben an dem Bohrrohrzug hinzuzufügendes oder zu entfernendes Standrohr in dem Bohrturm getragen und durch eine Zange oder einen Schlüssel gedreht wird, um das Lösen oder Zusammensetzen der Gewindeverbindung oder Kupplung zu bewirken. Ebenso werden Bohrlochverrohrungsteile zu einem in dem Bohrloch abgestützten Verrohrungszug durch Drehen des neuen Verrohrungsteils durch eine Zan^e hinzugesetzt.

Es sind verschiedene kraftbetriebene Zangen vorgesehen worden, um diese Drehvorgänge zu vereinfachen. Derartige Hochleistungszangen bestehen im allgemeinen aus einem drehbaren Rohreinspannkopf oder -mechanismus, der durch einen druckmittelbetätigten oder anderen Motor angetrieben wird. Das

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Zusammensetzen von Verrohrungen von großem Durchmesser, Schwerstangen, die schwere Bohrrohrteile darstellen, und anderen Bohrrohrverbindungen erfordert die Aufbringung eines großen Drehmoments auf den Zangenkopf oder Rohreinspannmechanismus. Z. B. kann das Zusammensetzen einiger derartiger vorerwähnten Verbindungen die Aufbringung eines Drehmoments von bis zu 21 000 mkg auf das Standrohr erfordern. Das Lösen von Bohrrohr- oder Schwerstangenverbindungen erfordert ebenfalls die Aufbringung eines hohen Drehmoments auf das Standrohr.

Zangenmechanismen zur Ausübung eines derartigen hohen Drehmoments müssen jedoch gewisse räumliche Bedingungen erfüllen, so daß die Verwendung von übermäßig großen Bauteilen zum Zwecke der Festigkeit unerwünscht ist. Die üblichen Zahnradgetriebe für die drehbaren Rohreinspannmechanismen verwenden jedoch große Zahnräder mit massiven Zähnen für die Übertragung des erforderlichen Drehmoments.

Außerdem sind große Motoren zur Ausübung der erforderlichen Kraft unpraktisch und kostspielig und bringen ferner Drehzahlprobleme mit sich, wenn nicht komplizierte Wechselgetriebemechanismen in dem Antrieb für den drehbaren Zangenkopf verwendet werden, durch welche die Rohr-

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verbindungen bei niedrigem Prellmoment schnell ein- oder ausgedreht werden Können, ein Vorgang, der als "Wirbeln" bekannt ist, schließlich aber die Verbindungen bei hohem Drehmoment, aber niedriger Geschwindigkeit fest zusammengesetzt oder gelöst werden können.

Um die hohen Drehmomentkräfte auf einen Rohreinspannkopf oder eine kraftbetriebene Zange aufzubringen, sind Ratschengetriebe oder intermittierende Zahnstangenantriebe vorgeschlagen worden, die jedoch aus verschiedenen Gründen nicht zufriedenstellend waren.

Um eine große \sFirkung und vielseitige Verwandbarkeit zu erzielen, ist es wünschenswert, daß die kraftbetriebene Zargp ein Rohr bei hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment drehen kann_r z.B. wenn Schwerstangen- oder Bohrrohrverbindungen hergestellt oder gelöst werden, und daß sie das Rohr bei niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment drehen kann, um die Rohrverbindungen endgültig zusammenzusetzen oder anfangs zu lösen. Wenn jedoch die Zange βμοΐι zum Zusammensetzen von Verrohrungsverbindungen verwendet werden soll, die konische Gewinde aufweisen, ist die Fähigkeit zur Aufbringung eines mittleren Drehmoments und eine geringere Geschwindigkeit wünschenswert. Außerdem geschieht es auf schwimmenden Bohrplattformen oder

Wasserfahrzeugen häufig, daß die durch die Wellen verursachte Bewegung des Wasserfahrzeugs eine erhebliche Seitenbelastung an den Gewindeverbindungen hervorruft, wodurch es ferner wünschenswert erscheint, daß eine kraftbetiebene Zange einen Drehmomentbereich aufweist, der eine Drehmomentleistung zwischen dem erforderlichen Wirbeldrehmoment und dem endgültigen Drehmoment, das zum Festziehen und zum anfänglichen Aufbrechen der Verbindung erforderlich ist,umfaßt.

Ferner treten Einspannprobleme bei kraftbetriebenen Zangen auf, bei denen die Radialkraft an den Einspannbacken, die die Backen veranlaßt, an dem Rohr anzugreifen, von dem Drehmoment abhängig ist, das auf die Backentragkonstruktion durch die Kraftquelle ausgeübt wird. Wenn der Antrieb beim Schalten eines Wechselgetriebes nachläßt, lockert sich der Griff an dem Rohr zeitweilig und muß wieder neu ausgeübt werden. Insbesondere, wenn ein hohes Drehmoment auf das Rohr aufegebracht wird, hat diese zeitweilige Lockerung des Griffes zur Folge, daß die Backen nicht imstande sind, an dem Rohr wieder richtig anzugreifen, ohne eine Beschädigung des Rohrs und eine verminderte Lebensdauer der üblichen Sinspannstücke zu verursachen.

Die vorliegende Erfindung schafft einen kraftbetriebenen drehbaren Zangenkopf, der die bekannten Nachteile vermeidet.

Im einzelnen schafft die Erfindung einen kraftbetriebenen drehbaren Zangenmechanismus, bei dem ein Kurvenring winkelförmig angetrieben wird, um eine Einwärtsbewegung der Rohreinspannbacken zu bewirken, die von einem inneren drehbaren Teil oder Innenring getragen v/erden, wobei der Antrieb für den Kurvenring wahlweise durch eine drehbare druckmittelbetätigte Motorvorrichtung und ein Zahnradgetriebe für eine Drehung des Kurvenrings bei hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment und für eine Drehung des Kurvenrings bei nied&gerer Geschwindigkeit und höherem Drehmoment der durch einen winkelförmig bewegbaren Ratschen oder Freilaufkupplungsring erfolgt, der normalerweise von dem Kurvenring gelöst ist, den man aber so betätigen kann, daß er sich kraftschlüssig gegen den Kurvenring anlegt, so daß er diesen winkelförmig bei niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment unter dem Einfluß von druckbetätigten Kolben bewegt.

Um dies zu erreichen, ist ein Ratschenring um den Kurvenring angeordnet, wobei eine Anzahl von Klemmrollen zwischen den Ratschenring und den Kurvenring geschaltet ist und in Klemmsitzen mit entgegengesetzten anzeigenden Wandungen in Ruhestellung gehalten wird, wodurch eine Betätigung des Ratschenrings in einer Winkelrichtung die Anlage der Rollen

gegen eine Wandung der ansteigenden Sitzflächen bewirkt, so' daß eine anschließende Winkelbewegung des Ratschenrings in der anderen Richtung dem Kurvenring mitgeteilt wird. Der Ratschenring kann durch doppelt wirkende Druckkolben um einen bestimmten Winkel betätigt werden, so o33 ein hohes Drehmoment auf den Ratschenring aufgebracht werden kann, um den Kurvenring und somit die Rohreinspannbacken und den Innenring oder Backenträger in jeder Winkelrichtung anzutreiben, so daß dadurch einerseits Verbindungen fest zusammengesetzt und andererseits feste Verbindungen geEst werden. Wenn die Ratschenvorrichtung in Leerlaufsteilung gebracht ist, wobei die Rollen sich in dem niedrigen Teil der ansteigenden Sitzflächen befinden, kann der Kurvenring und folglich der innere, die Backen tragende Ring bei hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment gedreht werden, um das Standrohr mittels eines schwachen Motorantriebs zu drehen, wobei der Kurvenring sich innerhalb des Ratschenrings in jeder Richtung frei drehen kann. Bei einer derartigen Konstruktion bracht das Getriebe, das den Kurvenring mit dem Motorantrieb verbindet, nicht so massiv zu sein, da verhältnismäßig geringe Drehmomentkräfte durch den Getriebering übertragen werden. Dies ergibt eine kleinere kompakte Einheit für eine gegebene Drehmomentleistung.

Der Motorantrieb weist zwei umsteuerbare hydraulische Motoren auf, die gemeinsam oder parallel durch Druckmittel

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betätigbar sind, das von einer Druckquelle zugeführt wird, um ein Drehmoment auf ein Rohr mit einem mittleren Wert auszuüben, der größer als das, Hochgeschwindigkeitseindrehdrehmoment und geringer als das Drehmoment ist, das über den Rauschen- oder Kupplungsmechanismus ausgeübt wird. Außerdem ist es möglich, nur einen der Motoren zu betätigen, um das schnelle' Drehen des Rohrs zu bewirken· Der Motorantrieb kann so betätigt werden, daß er eine Kraft oder ein Drehmoment um einen Winkel auf den Zahnradring ausübt, der eine Bewegung der Backen in ihre RohreinspannStellungen bewerkstelligt· Beim Zusammensetzen oder Lösen von Bohrrohrverbindungen kann es sein, daß die Anforderungen dann an das Drehmoment beim endgültigen Zusammensetzen oder beim anfänglichen Aufbrechen die D_rehmomentleistungsfähigkeit des druckmittelbetätigten Motorantriebs übersteigen, so daß der Motorantrieb zum Stocken gebracht wird, wobei der Motorantrieb aber nichtsdestoweniger die Backen in Anlage gegen das Rohr hält, wenn das höhere Drehmoment auf den Kurvenring über die Ratsche oder Kupplung aufgebracht wird. Somit besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Tatsache, daß der Haltegriff der Backen auf das Rohr während des Übergangs von der Betriebsart mit niedrigem Drehmoment zu der Betriebsart mit hohem Drehmoment nicht gelockert wird. Dies ergibt eine geringe Beschädigung des Rohrs durch die üblichen Rohreinspann stücke und eine geringe Beschädigung oder Abnutzung der Einspannstücke selbst«

Beim Lösen von Rohrverbindungen ergibt sich ein weiterer Vorteil aus der Tatsache, daß der Motorantrieb, und zwar entweder ein oder beide Motoren, so betätigt werden kann, daß er ein Einspannen des Rohrs durch die Einspannbacken bewirkt, aber auch so, daß er kontinuierlich ein Drehmoment aufbringt, wenn auch mit einem geringeren Wert, als zum Lösen der Verbindung erforderlich ist. Somit läßt sich, wenn der Motorantrieb zum Stocken gekommen ist, das große Lösedrehmoment über die Freilaufkupplung oder Ratsche aufbringen und wenn das durch den Motorantrieb gelieferte Drehmoment ausreichend ist, um das Rohr zu wirbeln, gestattet die Freilaufkupplung dem Rohr von sich aus, sich zu drehen· Da unter diesen Umständen keine Änderungen in der Betriebsart erforderlich sind, -wird nicht nur der Griff an dem Rohr aufrechterhalten, sondern auch Zeit bei jedem Losbrechen gespart. Diese Zeitersparnisse sind sehr wrtvoll, da sich die Zeitspannen summieren, die sich während zahlreicher Hin- und Rückläufe von langen Bohrrohrzügen einsparen lassen.

Die Erfindung besitzt viele andere Vorteile und dient auch anderen Zwecken, was an Hand einer Ausf+ührungsform der Erfindung leicht deutlich gemacht werden kann. Die nachfolgende Beschreibung dient nur zur Erläuterung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und sollte nicht in beschränkendem Sinne aufgefaßt werden, da der Umfangsbereich der Erfindung am besten aus den Patentansprüchen hervorgeht·

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In den Zeichnungen, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen, ist:

ig. Λ eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Rohrzange,

Fig, 2 eine Seitenansicht der Rohrzange,

Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht, wobei Teile weggebrochen sind, um Teile des Antriebsmechanismus zu zeigen,

Fig. 4 eine senkrechte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3,

Figo 5 eine vergrößerte horizontale Ansicht

im Teilschnitt auf der Linie 5-5 in Figo 4,

Fig. 6 eine vergrößerte horizontale Ansicht im Teilschnitt auf der Linie 6-6 in Fig. 4,

Fig. 7 eine vergrößerte Teilansicht, die Teile des Breasmechanismus zeigt,

Fig« 8 eine teilweise Seitenansicht, die einen der hydraulischen Anschlüsse des Bremsmechanismus in Fig. 9zeigt,

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Fig, 9 eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 7,

Fig. 10 eine vergrößerte teilweise Grundansicht im senkrechten Schnitt, die den in Fig. 4 dargestellten Bückdrehsicherungsmechanismus zeigt, wobei der Rückdrehsicherungsschieber in strichpunktierten Linien in einer Stellung zum Verschieben des umsteuerbaren Anschlags dargestellt ist,

Fig. 11 eine vergrößerte teilweise Grundansicht im horizontalen Schnitt, die einen Teil des Betriebsmechanismus in Fig. 5 zeigt, wobei die Freilaufkupplung eingerückt ist, um die Aufbringung von Drehmomenten zum letzten Schließen des Rohrs zu ermöglichen,

Fig© 12 eine teilweise Grundansicht im senkrechten Schnitt auf der Linie 12-12 in Figo 11,

Fig· 13 eine teilweise Grundansicht im senkrechten Schnitt auf der Linie 13-13 in Fig. 11,

Fig. 14 eine teilweise Grundansicht im senkrechten Schnitt auf der Linie 14-14 in Fig, 11» imd

Fig, 15 eine schematiBche Darstellung des wahlweisen Motorantriebs für die Zange·

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, weist die Zangeneinrichtung gemäß vorliegender Erfindung eine Gehäuse- oder Rahmenkonstruktion 1 auf, die aus einem oberen Gehäuseteil 2 besteht, der mit einem unteren Gehäuseteil 3 durch eine geeignete Anzahl von Randbefestigungsmitteln 4· verbunden ist» Das Gehäuse 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von länglicher Form und auf gegenüberliegenden Seiten seiner Längsachse symmetrisch ausgebildet· An seinen entgegengesetzten Enden besitzt das Gehäuse 1 ösen 5, wodurch die Einrichtung in geeigneter Weise in einer Stellung über einem von dem üblichen Bohrgerät gebohrten Bohrloch gehalten werden kann» Die Einrichtung läßt sich auch so haltern, daß sie gewünschtenfalls in bekannter Weise nach einer Seite des Bohrloches wegbewegt werden kann. In jedem Falle jedoch sollte die Tragvorrichtung für die Einrichtung so beschaffen sein, daß sie diese in der gewünschten Höhe haltert, sowie das Gehäuse gegen eine gegenwirkende Drehung verankert, wenn die Zangeneinrichtung, wie nachstehend beschrieben, betätigt wird, um ein Rohr P oder einen Verbindungsteil des Rohrs P in einer der beiden Richtungen zu drehen, und zwar während der Herstellung oder Lösung von Verbindungen in dem Rohr P, während des Hin- und Rücklaufs eines Bohrröhrenzugs oder während der Zusammensetzung von Verbindungen oder Kupplungen in dem Bohrrohr, wenn das Bohrrohr in das Bohrloch eingefahren wird.

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Innerhalb des Gehäuses 1 weist der Zangenmechanismus, wie es bei der hier in Frage stehenden Art von Bohrrohrzangen bekannt ist, eine Außenringanordnung 10 auf, die in dem Gehäuse zwischen einer unteren Einglageranordnung und einer oberen Lageranordnung 12 drehbar gelagert ist· In der Außenringanordnung ist konzentrisch eine Innenringanordnung 20 vorgesehen, die in einer zentralen Öffnung in dem oberen Gehäuseteil 2 drehbar angeordnet und relativ drehbar in der Außenringanordnung 10 in einer unteren Ringlageranordnung 22 und einer oberen Einglageranordnung 23 gelagert ist. Der Innenring trägt eine Anzahl von radial verschiebbaren Spannbacken JO, die in Abhängigkeit von der Drehung der Außenringanordnung 10 in jeder der beiden Richtungen gegenüber der Innenringanordnung 20 radial zwischen einer zurückgezogenen Stellung (Fig. 4· und 5) und einer vorgeschobenen Rohreinspannstellung (Fig. 11) gesteuert werden können. Die Ringanordnungen 10 und 20 drehen sich zusammen, nachdem das Rohr P erfaßt worden ist, und verhindern eine weitere Einwärtsbewegung der Backen in Spanneingriff mit dem Rohr P, so daß das Rohr P dann veranlaßt wird, sich zu drehen,,

Motoreinrichtungen M1 und M2 in der üblichen Form von umsteuerbaren hydraulischen Antriebsvorrichtungen sind vorgesehen, um eine Drehung der Außenringanordnung 10 in jeder der beiden Richtungen zu bewirken. Außerdem ist eine Bremsvorrichtung 50 vorgesehen, um die Innenring-

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anordnung 20 anfangs an einer Drehung mit der Außenringanordnung 10 zu hindern, bis die Backen 30 das Rohr P erfassen, und eine Rückdrehsicherung 60 ist vorgesehen, um den Außenring 10 und den Innenring 20 zu veranlassen, sich im Gleichgang in Umkehrrichtung zu drehen, wenn die Backen 30 aus den Rohreinspannstellungen zurückgezogen werden·

Zangeneinrichtungen, wie sie bis jetzt beschrieben sind, sind im wesentlichen üblich, soweit es sich um den Betriebsmechanismus handelt, und derartige Einrichtungen werden verwendet, um Verbindungen im Bohrgestänge, in Schwerstangen, Bohrrohren, Schachtverrohrungen und Bohrstangen herzustellen und zu lösen. Der vorliegenden Epfindung liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, eine solche Anordnung so einzurichten, daß es möglich ist, ein hohes Drehmoment zur endgültigen Zusammensetzung bzw» zum ersten Losbrechen auf Rohre, insbesondere z.B. große Schwerstangen und Bohrgestänge, auszuüben und ein geringes Drehmoment auf Verrohrungen auszuüben, um Verrohrungsverbindungen mit konischem Gewinde rasch zusammenzusetzen, ohne schwere Bestandteile in dem Kraftübertragungsmechanismus anzuwenden, während es gleichzeitig der Zangeneinrichtung auch gestattet wird, das Rohr bei hoher Geschwindigkeit hinein- oder herauszuwirbeln, und zwar ohne von großen und komplizierten Umschaltvorrichtungen in dem Kraftübertragungsmechanismus Gebrauch zu machen.

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Um diese allgemeinen Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung eine Ratschen- oder Freilaufkupplungseinrichtung 70 vor, durch deren Betätigung eine Drehung der Außenringanordnung 10 in Jed-⁶¹" der beiden Eichtungen um einen Winkel bewirkt werden kann, nachdem die Backen 30 mit dem Rohr P in Anlage gebracht sind, und zwar unter dem Einfluß einer doppeltwirkenden hydraulischen Zylinderanordnung 80» so daß ein hohes Drehmoment auf den Außenring 10 und auf die Backen 30 übertragen wird, um das Rohr zu drehen, ohne daß es erforderlich ist, das hohe Drehmoment durch die Antriebsmittel M1 und M2 zu erzeugen oder ein derartiges hohes Drehmoment über den üblichen Antrieb von den Motoren M1 und M2 oder einem dieser Motoren auf die Außenringanordnung 10 zu übertragen. Als Ergebnis kann eine Zangeneinrichtung mit einem äußerst hohen "Vermögen zur Erreichung eines Drehmoments für das endgültige Zusammenziehen oder das Aufbrechen hergestellt werden, die verhältnismäßig klein, einfach, wirksam und haltbar ist«

Im einzelnen weist die Außenringanordnung einen ringförmigen Hauptteil 101 von starrer Konstruktion auf, auf dessen Oberseite sich ein Zahnkranzteil 102 befindet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Zahnkranzteil 102 als getrenntes Element ausgebildet, das durch geeignete Befestigungselemente 103 an dem Hauptteil 101 befestigt ist. An

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dem Hauptteil 101 ist durch die Befestigungselemente 103 auch eine nach oben und nach innen verlängerte ringförmige Lagerplatte oder ein Lagerflansch 104 befestigt, der die zuvor erwähnten Lageranordnungen 12 und 23 sowie einen Dichtring 105 aufnimmt, welcher das Eindringen von Fremdkörpern in das Gehäuse 1 an dem Lager 23 verhinderte Eine andere ringförmige Lagerplatte oder ein Lagerflansch 106 ist durch Befestigungselemente 107 mit dem Außenringhauptteil 101 verbunden und nimmt die Lager 11 und 22 sowie einen unteren Dichtring 108 zwischen dem Innenring 20 und dem Außenring 10 auf.

An seinem inneren Umfang ist der Außenringhauptteil 101 mit einer entsprechenden Kurvenfläche 109 ausgebildet, die in gleichmäßigen winkelförmigen Abständen Paare von einander entgegengesetzt gewölbten Rampenflächen 109a und 109b und eine dazwischenliegende Vertiefung 109c aufweist_o Die Anzahl dieser Rampenflächenpaare und Vertiefungen beträgt drei, da die Zangeneinrichtung drei im gleichen Abstand angeordnete Backen 30 enthält, die von dem Innenring 20 getragen werden und die von dem Außenring 10 betätigt werden können_e An seiner oberen Seite ist der Außenring 10 weggeschnitten, um eine äußere Kurvenfläche 110 zu schaffen, die der inneren Kurvenfläche 109 entspricht und ähnliche einander entgegengesetzte Rampen 110a, 110b und einen Vorsprung 110c besitzt«

Wie zuvor erwähnt, bilden die Motoren M1 und M2 eine Vorrichtung zum Drehen des Außenringes 10 in jeder Richtung· Daher

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ist jeder dieser Motoren an dem Gehäuse 1 nahe einem seiner Enden angebracht und hat, wie in dem Beispiel von Pig· 4 dargestellt ist, eine Ausgangswelle 111, auf der ein Antriebszahnrad 112 sitzt* Dieses Zahnrad treibt ein größeres Zahnrad 115 an» das mit einer Nabe 114 auf einer Welle 115 drehbar gelagert ist, die von dem oberen Gehäuseteil 2 getragen wird· Auf der Nabe 114 befindet sich ein Zahnrad 116, das mit dem Zahnkranzteil 102 des Außenringes 10 in Eingriff steht. Druckmittel kann den Motoren durch jede von zwei Leitungen 117 und 118 zugeführt werden, um einen Antrieb der Motoren und dementsprechend des Außenrings 10 in jeder Richtung in einer später zu beschreibenden Art und Weise zu bewirken, so daß die Motoren gemeinsam betätigbar sind, oder so, daß nur einer der Motoren betätig-t werden kann, um den Außenring 10 anzutreiben·

Der Innenring 20 ist konzentrisch innerhalb des Außenrings angeordnet und besteht aus einem oberen Eingteil 201 und einem unteren Hingt eil 202, die an einer Anzahl von im Abstand an ihrem Umfang angeordneten Stellen durch Befestigungselemente 203 in axial verlängerten gegenüberliegenden Pfosten 204 an dem Eingteil 201 und 205 an dem Eingteil 202 verbunden sind· Der obere Eingteil 201 besitzt einen Deckflansch oder eine Deckplatte 206, die sich nach außen erstreckt, so daß sie das Lager 23 aufnijmt, wobei diese Platte 206 ei»k auch von der zuvor erwähnten Dichtung 105 eingeschlossen wird. Der untere Innenringteil 202 besitzt auch einen nach außen verlängerten Flansch oder eine Platte 207, an der eine ringförmige Verlängerung 208 befestigt ist, wodurch der Flansch 207 und

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die Verlängerung 208 an dem Dichtring 108 anliegen und auch an einem anderen iiichtring 209 anliegen, der τοη dem unteren Gehäuseteil 3 getragen wird»

Die Innenringteile 201 und 202 weisen innere Randstege 210 (Mg· 5) auf, die in unter bestimmten Winkein zueinander stehenden Abständen um die zentrale Öffnung durch die Einrichtung angeordnet sind und Fenster 211 begrenzen, die sich radial öffnen, um die Backen 30 aufzunehmen, wenn sie zwecks Anlage gegen das Rohr P in die zentrale Öffnung bewegt werden, wie später beschrieben werden wird· Fm das Hineinstoßen des Rohrs in diese zentrale Öffnung zu erleichtern, erweitert sich die obere Innenfläche des Innenringteils 210 bei 212 nach außen, um eine Führung zu bilden· Oben auf dem Innenringteil ist durch Befestigungselemente 212a ein· Platt· 213 befestigt, die eine Verlängerung der Fiihrungsfläch· 212 nach oben bildet, sich nach außen in eine solche Lage erstreckt, daß sie die Oberseite des Gehäuseteils 2 übergreift und einen Dichtring 214 aufnimmt·

Wie am besten aus Fig. 5 und 11 ersichtlich ist, sind die Backen mit den Fenstern 211 radial ausgerichtet und zwecks radialer Hin- und Herbewegung zwischen gegenüberliegenden parallelen Führungen 215 gelagert, wobei diese Führungen zwischen den oberen und unteren Flansch 206 und 207 des Innenrings 20 geschweißt oder auf andere Weise starr zwischen dieses Flanschen gehaltert sind»

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Jede Backe 30 besteht.aus einem Block oder Körper 301 j der mit einem sich horizontal nach außen öffnenden Schlitz 302 versehen ist, in dem eine Kürvenrolle 303 drehbar gelagert ist. Diese wird in der oberen und unteren Wandung des Baek&nkörpers 301 auf einer Welle 304 drehbar getragen. In der Innenfläche jedes Backenkörpers befindet sich mindestens ein gezahntes Rohreinspannstück 305, das bei der Bewegung der Backen 30 nach innen in das Rohr P eindringen und es einspannen kann. Eine derartige Bewegung der Backen 30 nach innen wird durch eine der Kurvenflächen 109a und 109b bewirkt, wenn der Außenring 10 mit seinen Kurvenflächen 109a und 109b um einen Winkel gegenüber dem die Backen tragenden Innenring 20 bewegt wird und die Rollen aus den Vertiefungen 109c herauslaufen. Das Zurückziehen der Backen. 30 erfolgt durch einen Kurvenmitnehmeransatz 306 an jeder Backe 30, der sich außerhalb der Kurvenfläche 110 nach unten erstreckt, so daß er sich gleitend gegen die Teile 110a, 110b ader 110c legt.

Wie zuvor erwähnt wurde, wird eine Bremsvorrichtung 50, die am besten aus Fig. 6 bis 10 ersichtlich sind, verwendet, um eine anfängliche Drehung des Innenrings

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20 zu verhindern, so daß die relative Drehung des Außenrings 10 eine Sinv/ärtsbewegung der Backen 30 durch die Kurvenfläche 109 verursacht. Diese Blasvorrichtung 50 umfaßt ein Bremsband 501, das ein Reibbelagsmaterial 502 trägt und sich um den Umfang einer zylindrischen Fläche 503 an dem Innenring- " teil 201 oberhalb des Flansches 206 legt. Dieses Bremsband 501 ist innerhalb eines um den Umfang gelegten U-ProfilstUcks 504 angeordnet, das einen um den Umfang angeordneten, auf Druck ansprechbaren Schlauch 506 aufnimmt. Das Band 501, das U-Profilstück 504 und der Schlauch 506 erstrecken sich im wesentlichen um den gesamten Umfang der Bremsfläche 503, wie am besten aus Fig. 6 und 7 hervorgeht und die Bremskraft wird im wesentlichen über den gesamten Umfangsbereich des Bands 501 ausgeübt. Um dem Schlauch 504 Druckmittel zuzuführen, weist ein Verbindungsstück 507, das den Zwischenraum zwischen den Enden des U-Profilstücks 504 überbrückt, Enden 507a und 507b auf, die zwecks Verbindung mit dem Schlauch 506 durch Schellen 508a und 508b nach innen gebogen sind. Auf diese Weise wird in das Verbindungsstück an einem Einlaß 509 eintretender Druckmitteldruck auf den Schlauch 506 aufgebracht so daß er ihn dehnt und

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den Bremsbelag 502 gegen die Bremsfläche 503 drückt.

Eine Verankerung der Bremsvorrichtung 50 gegen Drehung mit dem Innenring 20 wird durch einen Anschlagansatz 510 erzielt, der, wie Fig. 10 zeigt, oben an dem oberen Gehäuseteil 2 durch eine Schweißnaht 501a befestigt ist, die ihn mit einem Ring 511a verbindet, der.den Innenrandteil der oberen Wandung des Gehäuses 2 bildet und durch Befestigungselemente 511b an einem Tragring 511 befestigt ist, der an der oberen Wandung des Gehäuses 2 angeschweißt ist, so daß der Ring 511a zwecks Hontage oder Wartung der Bremsmittel 50 entfernt werden kann. Der Ansatz 510 hängt zwischen zwei nach außen vorragenden Verankerungsansätzen 512 herab, die an dem U-Profilstück 504 an einer geeigneten Stelle angeschweißt oder auf andere Weise befestigt sind. Um die gegenüberliegenden Enden des Bremsbandes 501 zu verankern, so daß es zum Bremsen des Innenrings 20 in jeder Richtung wirksam ist, weist das Band 501 (Fig 7 und-9) Verankerungsansätze 513 auf, die an den Enden des Bandes 501 angeschweißt oder auf andere Weise befestigt sind und zwecks Anlage gegen die Enden 504 a und 504 b des U-Profilstücks 504 nach außen vorspringen. Ohne daß es einer weiteren Be-

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Schreibung bedarf, versteht es sich, daß die Bremsvorrichtung 50, die an sich nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, wenn sie betätigt wird,, eine Drehung des Innenrings 20 verhindert, bis die Backen 30 an dein Rohr P anliegen. Danach jedoch dreht sich der Innenring 20 mit dem Außenring 10 und die Größe des auf den Schlauch 506 aufgebrachten Druckes beeinflußt dann nur die auf die Backen 30 durch die Kurvenfläche 109 ausgeübte RadMkraft, um ein Rutschen der Backen um das Rohr P zu verhindern.

^T;/ie zuvor erwähnt wurde, ist eine Rückdrehsicherung 60 vorgesehen, die so bemessen ist, daß sie die Bremswirkung der Bremsmittel 50 überwindet, wenn die Backen 30 zurückgezogen oder geöffnet werden, so daß der Innenring 20 sich mit dem Außenring 10 dreht, wenn die Kurvenrollen 303 sich in die Vertiefungen 109c zurückbewegen, und zwar anschließend an den Betrieb der Zange in einer der beiden Richtungen.

Eine derartige Rückdrehsicherung 60 läßt sida am besten an Hand von Fig. 3, 6 und 10 erläutern. Sie besteht aus einem mitlaufenden Anschlag 601, der

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an dem Flanschteil 104 des Außenrings 10 in geeigneter Weise durch ein Befestigungselement 602 befestigt ist, und einem umsteuerbaren Anschlag 603, der von dem Oberflansch 206 des Innenrings 20 getragen wird. Insbesondere hat der umsteuerbare Anschlag 603 die Form eines gewölbten Körpers, der Außenrandbasisf!ansehe 604 aufweist, die gleitend unter darüborliegenden Teilen von Blöcken 605 angeordnet sind, die durch Schrauben 606 oder auf andere Weise starr an dem Flansch 206 des Innenrings 20 befestigt sind. Der Anschlagkörper 603 ist bogenförmig um eine Zentrierführung 607 beweglich, die durch Befestigungselemente 608 an dem Flansch 206 des Innanrings 20 befestigt ist. An seinen Enden besitzt der Anschlagkörper einen Teil 603a und einen Teil 603b, die abwechselnd in der Bewegungsbahn des mitlaufenden Anschlags 601 angeordnet werden können. In Fig. 6 2. B. stößt der mitlaufende Anschlag 601 gegen den Teil 603a des Anschlagkörpers 603, so daß die Drehung des Außenrings 10 entgegen dem Uhrzeigersinn eine entsprechende Drehung des Innenrings 20 bewirkt, jedoch ist der Außenring 10 im Uhrzeigersinn gegenüber dem Innaenring 20 frei drehbar. Unter diesen Umständen veranlaßt eine derartige Drehung des Außen-

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rings 10 die Kurvenflächen 109a, die Backen 30 zum Erfassen des Rohrs nach innen zu bewegen. Wenn jedoch der Außenring umgesteuert wird, um die Backen 30 zu öffnen, wird die Drehung des Außenrings 10 gegenüber dem Innenring 20 bei Anlage des mitlaufenden Anschlags 601 gegen den Teil 603a des Anschlagkörpers 603 angehalten, zu welchem Zeitpunkt die Backen 30 vollständig zurückgezogen sind, und die Rollen 303 der Backen befinden sich in den Vertiefungen 109 c der Kurvenfläche 109. Somit wird die Sicherung 60 in den dargestellten Zustand gebracht, so daß die Einrichtung v/irksam ist, um Rohrverbindungen zusammenzusetzen.

Un Rohrverbindungen zu lösen, ist es erforderlich, die Stellung de^ Rückdrehsiclierungskörpers 603 umzusteuern, um den Teil 603a aus der Bahn des mitlaufenden Anschlags zurückzuziehen und den Teil 603b in diese Bahn zu bringen. Zu diesem Zweck ist ein Rückdrehsicherungsschieber (Fig. 10) vorgesehen, der einen Hebel 610- aufweist, welcher an einem Ende auf einer Welle 611 drehbar gelagert ist, die in geeigneter Weise in einem Fenster 612 in der Oberseite des Gehäuses 2 gelagert ist. An seinem anderen

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Ende hat der Hebel 610 einen nach unten verlängerten Ansatz 613. Eine Feder 614 hebt den Hebel 610 normalerweise in die mit voll ausgezogenen Linien dargestellte Stellung in Fig. 10. Ein durch Druckmitteldruck betätigter Kolben 615» der an einem Widerlager 616 an dem Hebel 610 angreifen kann, ist dazu bestimmt, den Hebel in die mit strichpunktierten Linien dargestellte Stellung in Fig. 10 zu drükken. Dieser Kolben 615 ist in einer Kammer 617 hin- und herbewegbar, die in einer Platte 618 vorgesehen ist, die an der Oberseite des Gehäuses 2 befestigt ist und einen Druckmitteldurchflußkanal 619 schafft, der mit einer Speiseleitung 620 verbindbar ist. Druckmittel, z. B. Luft, duckt den Ansatz 613 nach unten, wenn es erwünscht ist, daß die Stellung des umsteuerbaren Anschlagkörpers 603 von der dargestellten zum Zusammensetzen erforderlichen Stellung in die andere, zum Losbrechen erforderliche umgeschaltet wird.

Der Anschlagkörper 603 weist eine gewölbte Vertiefung auf, die Anschlagteile 613a und 613b schafft, von denen einer so angeordnet ist, daß er an dem Ansatz 613 angreift, wenn dieser heruntergedrückt

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wird, um den Anschlagkörper 603 in die andere Stellung schwingen zu lassen, und zwar irn Anschluß an eine fortgesetzte einheitliche Drehung des Außenrings 10 und Innenrings 20 in einer die Backen öffnenden Richtung, nachdem der mitlaufende Anschlag 601 an ein linde 603a und 603b des Anschlagkörpers 603 anschlägt, je nachdem ob die Einrichtung Verbindungen zusammensetzt oder löst.

Die Zangeneinrichtung ist, wie sie bis jetzt beschrieben ist, zum Zusammensetzen oder Lösen von Verbindungen geeignet, die nicht die Anwendung eines hohen Drehmoments in der Anfangs- oder Endstufe erfordern. Die Motoren M1 und M2 lassen sich gegebenenfalls für einen v/ahlweisen Reihenbetrieb, nämlich zum Drehen des Rohrs P bei hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment, oder einen Parallelbetrieb, d.h. einen Betrieb bei niedrigerer Geschwindigkeit und höherem Drehmoment, an eine Speisung für hydraulische Motorflüssigkeit anschließen, wie später ausführlicher beschrieben werden wird.

In jedem Fall ermöglicht gemäß einem herausragenden Merkmal der Erfindung die jetzt zu beschreibende Ratschen- oder Freilaufkupplungsvorrichtung 70 und die zugeordnete Betätigungseinrichtung 80 die Auf-

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bringung eines hohen Drehmoments auf den Außenring 10 in jeder Richtung,

Unter Bezugnahme auf insbesondere Fig. 3> 5 und 11 bis 14 ist erkennbar, daß die Ratschenvorrichtung 70 sich in Umfangsrichtung um eine zylindrische Außenlandung 701 des Kurvenring- oder Hauptteils 101 des Außenrings 10 erstreckt. Bin ringförmiger Ratschenkörper 702 wird in dem unteren Gehäuseteil 3 auf einer geeigneten Anzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Rollen 703 getragen, die zwecks Drehung auf horizontalen Achsen in an dem Boden des Gehäuseteils 3 befestigten Rollentragstützen gelagert sind. An einer Vielzahl von unter einem Winkelabstand zueinander angeordneten Stellen ist der Ratschen- oder Kupplungsring 702 mit Einsätzen 705 versehen, die entgegengesetzt ansteigende Sitzflächen 705a und 705b aufweisen, die der ringförmigen Wandung 701 des Außenringskörpers 101 zugekehrt sind, und zwar in einem radial nach außen gerichteten Abstand hierzu. Sperr- oder Kupplungsrollen 706 sind zwischen die Kurvenringfläche 701 und die Einsätze 705 geschaltet, wobei diese Rollen auf Wellen 707 gelagert sind, die sich senkrecht durch radiale Schlitze 708 in in senkrechtem Abstand angeordneten Rollentragringen 709 und

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ORIGINAL INSPECTED

710 erstrecken. Diese Ringe- 709 und 710 sind, wie in Fig. 13 dargestellt, durch Befestigungselemente 711 miteinander verbunden, die in die entgegengesetzten Enden eines zwischen den Ringen 709 710 angeordneten Abstandsstücks 712 eingesetzt sind. Der obere Ring' 70S liegt an seinem äußeren Umfang auf der Oberseite des Ratschen-oder Kupplungsrings 702 auf,und die Rollen 706 stützen sich auf dem unteren Tragring 710 ab.

Un normalerweise die Rollen 706 von der zylindrischen Wandung 701 des Kurvenrings 101 wegzudrücken, erstrecken sich die oberen und unteren Enden der Rollenwellen 707 durch die radial verlängerten Schlitze 708 in den jeweiligen Tragringen 709 und 710 und werden dabei von länglichen Drahtfedern 713 erfaßt, und zwar zwischen den Enden der Federn 713, die durch Befestigungsä-eraente 714 mit den Tragringen 709 und 710 verbunden sind.

Sine Zentriervorrichtung ist vorgesehen, um normalerweise die Rollentragringanordnung auszurichten, wobei die Rollen 706 zwischen den ansteigenden Sitzflächen

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705a und 705b zentriert und dabei vollständig zurückgezogen sind, um eine freie Drehung des Außenrings 10-gegenüber dem Ratschen- oder Kupplungsring 702 zu gestatten. Diese Zentriervorrichtung besteht aus einander gegenüber angeordneten Federn 715a und 715b, die jeweils wirksam sind, um die Tragringanordnung und den Ratschenring in entgegengesetzten Richtungen zueinander zu bewegen, wenn sie um einen Winkel gedreht werden, wobei die Rollen 706 gegen eine der Rampenflächen 705a und 705b anliegen. Um dies zu bewerkstelligen, ist jede der Federn 715a und 715b um eine Tragstangen 716a und 716b herum angeordnet, die einen Federsitz 717a und 716b an ihren benachbarten Enden aufweisen und gleitend durch entgegengesetzte Federsitze 718a und 718b greifen, wobei diese letzteren Sitze beide unter einem Winkelabstand voneinander an dem Ratschanring 702 befeäigt sind. Zwischen den Federsitzen 717a und 717b ist ein Schubarm 719 angeordnet, der bei 720 an dem oberen Rollentragring 709 befestigt ist. In dem normalen in Fig. 5 dargestellten Zustand z. B. wirken die Federn 715 a und 715 b in der Weise auf den Schubarm 719, daß sie ihn in Bezug auf die Bedern zentrieren und somit die Rollen 706 in den Einsätzen 705 zentrieren.

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Eine KupplungsBinrückvorrichtung ist vorgesehen, um eine Winkelbewegung des Ratschenrings 702 gegen die Rollentragringe 709, 710 zu bewirken. Diese Vorrichtung besteht aus einem Zylinder 721, der bei 722 schwenkbar mit dem Ratschenring 702 verbunden ist, und einer aus- und einfahrbaren Stange 723, die eiek aus dem Zylinder 721 herausragt und durch ein Verbindungsstück 724 mit dem Schubarm 720 und daher auch mit dem Rollentragring 709 in Längsrichtung verstellbar und schwenkbar verbunden ist. Druckmittel, das dem Zylinder 721 durch eine der zwei Leitungen 725 zugeführt wird, bewirkt das Aus- oder Einfahren der Stange 723, so daß die Rollen mit der einen oder anderen der ansteigenden Sitzflächen 705a und 705b und mit der Kupplungsfläche 701 des Außenrings 10 in Anlage gebracht werden, und zwar in Abhängigkeit von der Winkelbewegung der Rollentragringe 709, 710 in einer Richtung. Die Ratschenoder Kupplungsvorrichtung 70 befindet sich dann in eingerücktem Zustand. Wenn die Rtaschen- oder Kupplungsvorrichtung somit eingerückt ist, wird eine Winkelbewegung des Ratschen- oder Kupplungsrings 702 in einer Richtung auf den Außenringhauptteil oder Kurvenring 101 übertragen.

Die oben erwähnte Betätigungsvorrichtung 80 1st geeignet, eine derartige Winkelbewegung des Ratschen-

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oder Kupplungsrings zu bewirken. Demzufolge umfaßt die Betätigungsvorrichtung 80 eine oder mehrere vorzugsweise diametral gegenüberliegende druckbetätigte Vorrichtungen, die aus einen Zylinder 801 besteht, der bei 802 schwenkbar in depa Gehäuse 1 angeschlossen ist und eine aus- und einfahrbare Stange 803 besitzt, die bei 803a schwenkbar mit Armen 804 verbunden ist, die an dem äußeren Umfang des Sperklinken- oder Kupplungsring 702 angeschweißt oder auf andere Weise angebracht sind. Druckmittelanschlüsse 805 sind für jeden Zylinder 801 vorgesehen, so daß er in der üblichen Weise doppelwirkend ausgebildet ist, so daß er eine Drehung des Ratschen- oder Kupplungsrings 702 im Uhrzeigersinn bewirkt , wenn die Stangen 803 anfangs ausgefahren, werden, oder daß er eine Drehung des Ratschenoder Kupplungsrings 702 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt, wenn die Stangen 803 anfangs eingefahren werden. An dieser Stelle sei bemerkt, daß der anfängliche Zustand der Betätigungsstangen 803 dadurch bestimmt wird, ob Rohrverbindungen durch die Zangeneinrichtung zusammenzusetzen oder zu Hosen sind, wobei die Anfangsstellung der Stangen 803 durch Druckbeaufschlagung des Zylinders 801 festgelegt wird, um die Stangen in die

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gewünschten Stellungen zu bewegen, während der Betätigungszylinder 721 und die Stange 723 sich in der Ruhestellung befinden, wobei die Federn 715a und 715b die Rollen 706 in Leerlaufstellung bringen. Zu dieser Zeit bewirkt das Aus- und Einfahren der Betätigungsstangen 803 einfach eine Leerlaufwinkelbewegung des Ratschen- oder Kupplungsrings 702 und der Rollentragringe 709, 710 gegenüber dem stationären Außenring

Wie zuvor erwähnt wurde, wird der Antrieb der Rohreinspannanordnung in jeder Richtung gemäß einem Merkmal der Erfindung dadurch bewerkstelligt, daß Druckmittel wirksam nur einem der Motoren M1 und M2 für einen Betrieb der Zange bei höchster Geschwindigkeit und niedrigstem Drehmoment, beiden Motoren M1 und M2 gleichzeitig für einen Betrieb der Zange bei niedrigerer Geschwindigkeit, aber höherem Drehmoment zugeführt wird und daß bei gedrosseltem Zustand eines oder beider Motoren M1 und M2 Druckmittel der Betätigungsvorrichtung 80 zugeführt wird, um den Kupplungsring 702 um einen Winkel in der entsprechenden Richtung zu bewegen.

Fig. 15 veranschaulicht ein Steuersystem zur Durchführung eines derartigen Betriebs. In dieser Dar-

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stellung sind aus Gründen der Klariieit nur die Hauptbestandteile dargestellt. Nur ein Betätigungszylinder 801 ist dargestellt, da beide Zylinder 801 in ähnlicher Weise arbeiten.

Um im allgemeinen einen Betrieb der Zange in der gewünschten Wgise und Richtung durchzuführen,, ist es erforderlich, daß eine Anzahl von Steuerfunktionen erfüllt wird, nämlich:a) Für jede Betriebsart muß der Druckmittelfluß zu den Leitungen 117 und 118 der Motoren M1 und M2 in der richtigen Richtung erfolgen, um entweder einen Schließ- oder Aufbrechvorgang in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Motoren durchzuführen, b) Für jede Betriebsrichtung der Motoren M1 und M2 muß das Druckmittel so gesteuert werden, daß es in erster Linie einem Motor zugeführt wird, oder so, daß es zwischen den beiden Motoren geteilt wird, um verschiedene Drehmomentwerte zu erzeugen. c) Wenn die Freilaufkupplung 70 zu betätigen ist, muß die Druckmittelzufuhr zu dem KupplungseinrUckzylinder 721 so gelenkt werden, daß.die Rollentragringe in&er richtigen Richtung verschoben werden, so daß die Kupplung für eine anschließende Winkelbewegung des Kupplungsrings 702 in der richtigen Richtung eingerückt

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wird, Die Druckmittelzufuhr zu den Betätigungszylindern 801, die den Kupplungsring 702 um einen Winkel verschieben, muß so gesteuert werden, daß sie das gewünschte Aus- oder Einfahren der Betätigungsstange 803 bewirkt.

Demzufolge kann, wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, ein hydraulisches Druckmittel der Zangeneinrichtung mittels einer Druckmittelquelle, z. B. eine Pumpe S, zugeführt werden, die Druckmittel einem Reservoir oder Sumpf R entnimmt. Das Druckmittel wird durch die Pumpe S einem Steuerventil A zugeführt, das beispielsweise den federzentrierten Typ darstellt, mit einer Mittelstellung, bei der Druckmittel von der Quelle S durch eine Leitung S1 zu einer Abflußleitung R1 fließt. Wenn es erwünscht ist, den Außenring 10 der Zange in Uhrzeiger- oder Zusammensetzungsrichtung anzutreiben, wird das Ventil A nach rechts in "SCHLIESS"-Stellung geschaltet, wie sie durch die Beschriftung und den Pfeil angedeutet ist. In dieser Stellung fliSt Druckmittel von der Leitung S1 zu einer Ventilleitung S2, die mit der Zuführungsleitung 117 des Motors M2 verbunden ist, um letzteren anzutreiben. Von dem Motor M2 fließt das Druckmittel durch die Leitung 118 zu einem Steuerventil B, das in eine von zwei Stellungen, nämlich die dargestellte Stellung, ge—

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bracht werden kann, in der das Druckmittel durch das Ventil hindurch zu der Leitung 117 des anderen I-Iotors M1 fließt, oder in die durch den Pfeil angedeutete Wechselstellung, in der das aus der Leitung 118 des Motors M2 austretende Druckmittel durch eine Vsntilleitung S3 und von dort durch das Ventil A zu dem Sumpf R fließt und in der die Hälfte des von der Ventilleitung S2 zu dem ti tor M2 fließenden Druckmittels

durch die Leitung 117 des Motors ΙΊ1 fließt, wodurch die Motoren M1 und ΙΊ2 in Parallelbetrieb arbeiten. Die gleiche Wahl eines Hoch- oder Niedriggeschwindkeitsbetriebs ist auch möglich, wenn das Ventil A, wie durch den Pfeil angedeutet ist, in die Stellung "Aufbrechen"geschaltet wird, in der der Druckmittelfluß umgesteuert und zerst der Leitung 117 des Motors M1 zugeführt wird oder in der der Fluß durch das Ventil B zwischen den Motoren M1 und M2 aufgeteilt wird.

Wenn die Ratschen- oder Freilaufkupplung 70 einzurücken ist, um eine Verschiebung des Außenrings 10 um einen Winkel bei hohem Drehmoment zu ermöglichen, wird die aus dem Zylinder 721 und der Stange 723 bestehenden Kupplungseinrückung durch ein Druckmittel, vorzugsweise Luft, betätigt, die von einem Speisetank T über ein Steuerventil C zugeführt wird. Dieses Steuer-

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ventil C ist so dargestellt, daß eine federbelastete Mittel- oder Aus-Stellung sowie eine Stellungs "SCHLIESSEH" und "AUFBRECHEN" hat, die durch die Beschriftungen und Pfeile angedeutet sind, wodurch der Luftstrom wahlweise durch Leitungen C1 und C2 zu den entgegengesetzten Enden des Zylinders 721 geleitet und das andere Ende des Zylinders über eine Öffnung C3 des Ventils C entlüftet werden kann. Somit können die Rollentragringe 709 und 710 um einen Winkel gegenüber dem Kupplungsring 702 verschoben werden, um die Kupplung zur Drehmomentübertragung von dem Ring 702 auf den Außenring 10 in jeder Richtung einzurücken.

Die Betätigung des Kupplungsrings 702 um einen Winkelbetrag durch die Betätigungsmittel 80 erfolgt unter Steuerung durch ein Ventil D, das zwischen zwei Leitungen D1, die mit entgegengesetzten Enden der Zylinder 801 verbunden sind, von denen nur einer dargestellt ist, und Leitungen D2 und D3 geschaltet ist, die jeweils mit den Ventilleitungen S2 und S3 verbunden sind, die sich zwischen der Schließ-und Aufbrech vorrichtung A, den Motoren M1 und M2 und der Vorrich tung zum Umsteuern erstrecken. Das Ventil D hat eine

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federbelastete Aus- oder Mittelstellung sowie eine wahlweise Stellung »SCHLIESSEN» und»AUFBRECHEN», die durch die Beschriftungen und Pfeile angedeutet sind, in denen Druckmittel aus den Leitungen D2 und D3 zu einem gewählten Ende der jeweiligen Betätigungszylinder 801 geleitet und von dem anderen Ende der Zylinder abgelassen wird, um den Kupplungsring um einen Winkel in einer gewünschten Richtung zu verschieben. Um die Betätigungsvorrichtung 80 für den gewünschten Betrieb in den geeigneten Zustand zu bringen, müssen die Betätigungsstangen 803 für den Schließvorgang anfangs aus den Zylindern 801 ausgeiäaren und für den Aufbrechvorgang anfangs eingefahren werden. Eine derartige anfängliche Regulierung wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß beide Ventile A und D in ihre "SCHLIESSEN"-Stellungen bewegt werden, um die Betätigungsvorrichtung für Schließvorgänge herzurichten, oder in ihre ⁿAUFBRECHEN»-S^ellung bewegt werden, um die Betätigungsmittel für den Aufbrechvorgang herzurichten*

Im Betrieb der oben beschriebenen Zangeneinrichtung wird, wenn angenommen wird, daß die Rückdrehsicherung 60 und die Betätigungsvorrichtung 80 beide für das Schließen von Rohrverbindungen eingestellt sind, wie dargestellt ist, ein Rohr P in ein anderes Rohr hin-

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eingestoßen, das in einer entsprechenden, nicht dargestellten Vorrichtung unterhalb der Zangeneinrichtung festgehalten wird.

Druckmittel wird dann den Motoren M1 und M2 z. B. der R_eihe nach zugeführt, indem das Schließ- und Aufbrechsteuerventil A in die "SCHLIESSEN^M-Stellung und das Geschwindigkeits- oder Drehmomentsteuerventilmittel B in die 'HOCHGESCHWINDIGKEIT»-Stellung gebracht wird, um eine Drehung des Außenrings 10 bei einer relativ hohen Geschwindigkeit über das Getriebe 112, 113,' 116 und 102 zu bewirken, damit der Außenring 10 im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Die Bremsmittel 50 hindern den Innenring an einer Drehung, so daß die Kurvenflächen 109a des Außenrings die Rollen 303 und die Backen 30 nach innen in Rohreinspannstellungen bewegen, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Schließlich überwindet die Einspannwirkung der Druckstücke 305 an dem Rohr P die Haltewirkung der Bremsmittel 50, so daß der Innenring 2D, die Backen 30 und der Außenring 10 alle als eine Einheit rotieren, bis der Drehwiderstand des Rohrs das Drehmoment-Aufbringungsvermögen des Antriebssystems überwindet, z. B. wenn die übliche Verbindung in dem Rohr greift oder anfänglich zusammengesetzt wird.

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Wenn Gewindereibung einen Betrieb der Zange bei hoher Geschwindigkeit ausschließt, z. B-. bei schwerer Seitenlast an den Bohrrohr- oder Schwerstangenverbindungen oder bei konischen Verrohrungsverbindungen, und ein größeres Drehmoment erwünscht ist, ist es lediglich erforderlich, das Geschwindigkeitssteuerventil B in seine "NIEDRIGGESCHtflNDIGEEIT^-Stellung umzuschalten, wodurch der Druckmittelfluß zwisehen den beiden Motoren M1 und I-I2 aufgeteilt und das durch die Zange auf das Rohr aufgebrachte Drehmoment im wesentlichen verdoppelt wird.

Um die Ratschen- oder Freilaufkupplung 70 zur Ausübung einer größeren Kraft auf den Außenring 10, als dies über die Motoren MI und M2 möglich ist, anzuwenden, z. B₀, nachdem Bohrrohr- oder Schwerstangenverbindungen gegen Schultern angestoßen sind, wird der Betätigungszylinder 721 mit Druckmittel versorgt, um die Stange 723 aus der in Fig. 5 dargestellten Stellung in die in Fig. 11 dargestellte Stellung einzufahren, indem das Kupplungseinrücksteuerventil C in seine "SCHLIESSEiP-Steilung geschaltet wird.. Durch dieses Einfahren der Stange werde« die Rollentragringe 7öB_t ?1Q und die Rollen entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, wodurcn sich ein

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Zusammendrücken der Federn 715 a durch den Schubarm 719 und ein Festklemmen der Rollen 706 zwischen den Rampensitzflächen 705a und der äußeren zylindrischen "Wandung 701 des Außenringkörpers 101 ergibt. Dann bewegt Druckmittel, das den Betätigungszylindern 801 der Betätigungsmittel 80 in Abhängigkeit von der Bewegung des Bgtätigungssteuerventils D in die "SCHLIESSEN¹¹-Steilung zum Einfahren der Stangen 803 zugeführt wird, den Ratschen- oder Kupplungsring 702 im Uhrzeigersinn, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, wobei eine derartige Bewegung über die eingerückten Kupplungsrollen auf den Außenring 10 und von dort auf den Innenring 20 und die Backen 30 zum Drehen des Rohrs P übertragen wird. Da die Aufbringung des hohen Drehmoments auf das Rohr stattfindet, während das Rohr von den Backen 30 in Abhängigkeit von dem Drehmoment eingespannt wird, das auf den Außenring 10 durch die Motoren M1 und M2 oder den Motor M1 ausgeübt wird, wird der Griff an dem Rohr nicht gelockert, wenn die Art der Kraftaufbringung sich ändert, wodurch sich eine Aufrechterhaltung des Griffs und eine verminderte Rutschneigung der Backen auf dem Rohr ergibt. Dies hat eine verbesserte Druckstücklebensdauer und eine geringere Beschädigung des Rohrs zur Folge.

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Im Anschluß an das endgültige Schließen der Verbindung werden die Betätigungszylinder 801 und 721 der Ratschenvorrichtung durch die Bewegung der Ventile D und C in ihre Ruh-e- oder Aus-Stellungen gebracht, und die Federn 715 a bringen die Rollen 706 in Leerlaufsteilung. Eine Gegendrehung des Außenrings wird dann durch die Motoren H1 und/oder ΙΊ2 bewirkt, indem das Steuerventil A in die Stellung "AUFBRECHEN" ■ geschaltet wird, wobei die Bremsvorrichtung 50 den Innanring an einer Drehung hindert und der Kurvenansatz 306 an den Backen 30 die Backen 30 zurückzeieht, .wenn der Außenring 10 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Wenn die Backen vollständig zurückgezogen sind, befindet sich der mitlaufende Anschlag 601 der Rückdrehsicherung wieder in der in Fig. 3 und 6 dargestellten Stellung, nämlich in Anlage gegen den Teil 603a des Anschlagkörpers 603, und eine weitere Drehung des Außenrings 10 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt eine ähnliche Drehung des Innenrings 20 bei vollständig zurückgezogenen Backen.

Um die Einrichtung in die Lage zu versetzen, Rohrverbindungen zu lösen, ist es lediglich erforderlich, den Rückdrehsicherungsschieberzapfen 613 in die mit strich-

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punktierten Linien dargestellte Stellung in Fig. 10 zu bewegen, während der Außenring 10 und der Innenring 20 sich zusammen entgegen dem Uhrzeigersinn
drehen. Der Ansatz 613 greift dann an dem Teil 613a des Anschlagkörpers 603 an, um diesen in die Wechselstellung schwingen zu lassen, in der der Außenring
10 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um Winkelbeträge fei gegenüber dem Innenring 20 bewegen kann, um dadurch die Schließung der Backen 30 in Abhängigkeit
von der Drehung in dieser Richtung zu bewirken.
Außerdem weerden die Betätigungsstangen 803 der Betätigungsmittel 80 in die anfangs eingefahrenen Stellungen bewegt, wie zuvor beschrieben wurde.

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Claims (9)

Patentansprüche :

1. Hochleistungsrohrzangeneinrichtung zum Schließen und Aufbrechen von Rohrverbindungen mit einer drehbaren Rohreinspannvorrichtung, die aus Backen besteht, die nach innen in Rohreinspannstellungen und nach außen in zurückgezogene Stellungen bewegbar sind, mit einer Antriebsvorrichtung, die der R.ohreinspannvorrichtung betrieblich zugeordnet ist, um die Rohreinspannvrrichtung zu drehen und die Backen in die Rohreinspannstellung zu belegen, wobei die Antriebvorrichtung aus Motoren zum Drehen der Rohreinspannvorrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Freilaufkupplung (70), die mit der Rohreinspannvorrichtung (20) wahlweise in Eingriff gebracht werden kann, und eine Betätigungsvorrichtung (80)

• mit der Freilaufkupplung (70) verbunden ist, um die Freilaufkupplung (70) und die Rohreinspannvorrichtung (20) jeweils um einen Winkelbetrag zu verschieben, wenn die Freilaufkupplung (70) eingerückt ist.

2. Hochleistungsrohrzange nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr einspannvorrichtung (20) einen Ring (10) aufweist, der einen ringförmigen

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Hauptteil (101) besitzt, wobei die Freilaufkupplung (70) einen Antriebsring (702), der um den Hauptteil (101) angeordnet ist,und Kupplungselemente (705) aufweist, die zwischen den Hauptteil (101) und den Antriebsring (702) geschaltet sind.

3. Hochleistungsrohrzange nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohreinspannvorrich-'tung (20) einen Ring (10) aufweist, der einen ringförmigen Hauptteil (101) besitzt, die Freilaufkupplung (70) einen Antriebsring (702), der um den Haup$- teil (101) angeordnet ist und Kupp lung sä. emen te (705) aufweist, die zwischen den Hauptteilen (101) und den Antriebsring (702) gaschaltet sind, ferner eine Kupplungseinrückvorrichtung (721, 723) Mittel (719) aufweist, um den Antriebsring (702) in jeder Richtung gegenüber-dem Hauptteil (101) um Winkelbeträge zu bewegen, damit die Kupplungselemente (705) zwischen den Hauptteil (101) und dem Antriebsring (702) in Eingriff gebracht werden, schließlich die Betätigungsvorrichtung (80) eine Druckkolbenvorrichtung (801, 803) aufweist, um den Antriebsring (702) und die Rohreinspannvorrichtung (20) in der anderen Richtung anzutreiben.

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4. Hochleistungsrohrzange nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohreinspannvorrichtung (20) einen Ring (101, 102) aufweist, der einen ringförmigen Hauptteil (101) besitzt, die Freilaufkupplung (70) einen Antriebsring (702) aufweist, der

(101)

um den Hauptteil/angeordnet ist, ein Teil von dem Antriebsring (702) und dem Hauptteil (101) entgegengesetzt ansteigende Sitzflächen (705) aufweisen, der andere Antriebsring (702) und der Hauptteil (101) eine ringförmige Fläche (701) aufweisen, die den Sitzflächen (705) gegenüberliegt, und Rollenkupplungselemente (706) in den Sitzflächen (705) zwischen der ringförmigen Fläche (701) und den Rampen 705a, 705b) der Sitzflächen (705) in Anlage gebracht werden können, um eine Bewegung um Winkelbeträge von dem Antriebsring (702) auf die Rohreinspannmittel (20) in jeder Richtung zu übertragen,

5. Hochleistungsrohrzangeneinrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Roheinspannvorrichtung (20) ein angetriebenes Rad (10) aufweist, das einen mit Zähnen versehenen Teil (102) und einen ringförmigen Hauptteil (101) besitzt, der in axialem Abstand von dem mit Zähnen versehenen Teil (102) angeordnet ist, wobei die Antriebs-

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vorrichtung (M1, 112) mit dem Rad (10) in Eingriff steht,, um letzteres in jeder Richtung zu drehen, die Freilaufkupplung (70) einen Antriebsring (702) aufweist, der eiek um den Hauptteil (101) des Rads (10) angeordnet ist, ein Teil von den Antriebsringen (702) und dem Hauptteil (101) des Rads(iO) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten, entgegengesetzt ansteigenden Sitzflächen (705) aufweist, der andere Antriebsring (702) und der Hauptteil (101) des Rads(10) eine ringförmige Fläche (701) aufweist, die den Sitzflächen (705) gegenüberliegt, Rollenkupplungsä.emente (706) in den Sitzflächen (705) zwischen der ringförmigen Fläche (701) und den Rampen (705a, 705b) der Sitzflächen (705) in Eingriff gebracht werden können, um eine Winkelbewegung von dem Antriebsring (702) auf das Rad (10) in jeder Richtung zu übertragen, eine Rollentragringvorrichtung (709, 710) zwecks Winkelbewegung gegenüber dem Antriebsring (702) verschiebbar gelagert ist und die Rollenelemente (706) in den Sitzflächen (705) trägt und eine Vorrichtung (721, 723) vorgesehen ist, um die Rollentragringvorrichtung (709, 710) um Winkelbeträge in jeder Richtung gegenüber dem Antriebsring (702) zu verschieben, damit die Rollenelemente (706) mit einer der Rampen (705a, 705 b) der Sitzflächen (705) in Anlage gebracht werden, '

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lind die Betätigungsvorrichtung (80) eine Druckkorbenvorrichtung (801, 803) aufweist, um den Antriebsring. (702) und das Rad (10) in einer der beiden entgegengesetzten Richtungen um Winkelbeträge zu verschieben.

6. Hochleistungsrohrzangeneinrichtung nach Patentanspruch

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (721, 723) zum winkelförmigen Verschieben der Rollentragringvorrichtung (709, 710) einen Druckkolben (723) aufweist, der mit der Rollentragringvorrichtung (709, 710) und mit dem Antriebsring (702) verbunden ist.

7. Hochleistungsrohrzangeneinrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (M1, M2) aus einem ersten und zweiten Motor. (M1, M2), die mit der Rohr einspannvorrichtung (20) antreibend verbunden ist, und einer Motorsteuereinrichtung (A) besteht, die zum wahlweisen Betätigen eines der Motoren (M1 oderM2) und beider Motoren (M1, M2) bestimmt ist, um die Rohreinspannvorrichtung (20) bei hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment und niedrigerer Geschwindigkeit und höherem Drehmoment anzutreiben, wobei die Betätigungsvorrichtung (80) die Freilaufkupplung (70) und die Rohreinspannvorrichtung (20) «itreibt, wenn die Motoren (M1, M2) gedrosselt sind.

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8. Hochleistungsrohrzangeneinrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennisLchnet, daß die Rohreinspannvorrichtung (20) in entgegengesetzten Richtungen drehbar ist, wobei die Antriebsvorrichtung (ΙΊ1 _f 112) einen ersten und zweiten Motor (1-11, M2)_f die mit der Rohreinspannvorrichtung (20) antreibend verbunden ist, und eine Motorsteuereinrichtung (A) umfaßt, um die Motoren (M1, M2) in jeder Richtung wahlweise zu betätigen und einen ddr Motoren (M1 oder M2) und beide Motoren (M1, M2) zusammen wahlweise zu betätigen, damit die Rohreinspannvorrichtung (20) in jeder Richtung bei hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment und niedrigerer Geschwindigkeit und höherem Drehmoment angetrieben wird und die Betätigungsvorrichtung (80) die Freilaufkupplung (70) und die Rohreinspannvorrichtung (20) antreibt, wenn die Motoren (M1, M2) gedrosselt sind.

9. Hochleistungsrohrzangeneinrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohreinspannvorrichtung (20) in entgegengesetzten Richtungen drehbar ist, wobei die Antriebsvorrichtung (M1 M2) aus einem ersten und zweiten umsteuerbaren hydraulischen Motor (M1, M2), die mit der Rohreinspannvorrichtung (20) antreibend ver-

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bunden sind, einer Druckmittelspeisung (S) und einer Steuerventilvorrichtung (A) besteht, um die Druckmittelzufuhr von der Speisung (S) zu jedem der Motoren (111 oder 112) zu bewirken, dami. die Rohreinspannvorrichtung (20) in jeder Richtung durch einen der Motoren·(H1 oder H2) angetrieben wird, und um eine Aufteilung in der Druckmittelzufuhr von der Speisung (Z) zwischen beider Ho tor en (IH , 112) zu bewirken, damit die Rohreinspannvorrichtung (20) in jeder P.ichtung durch beide Motoren (IH, 112) angetrieben wird, und die Betätigungsvorrichtung (80),die Freilaufkupplung (70) und die Rohreinspannvorrichtung (20) in jeder Richtung antreibt, wenn die Motoren (Π1, M2) gedrosselt sind.

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