DE2304002B2 - Ausgleichsvorrichtung zum Steuern und Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Strang - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern und Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Strang, mit zumindest einem Kraftheber mit einem Zylinder und einem darin verschiebbar angeordneten Kolben, von denen einer mit dem Strang und der andere mit einer Abstützung in Betriebszuordnung steht, und einer Einrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes in einer den Kolben im Zylinder einseitig beaufschlagenden Flüssigkeit während Relativbewegungen zwischen Kolben und Zylinder in beiden Längsrichtungen, bei der ein unter Druck stehendes Gas seinen Druck der Flüssigkeit aufprägt.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 34 99 629), die insbesondere zum Heben und Senken schwerer Gegenstände in Gewässern von einem Schwimmfahrzeug aus Anwendung findet und bei der die Einrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes in der Flüssigkeit einen Akkumulator mit einem zylindrischen Gehäuse umfaßt, der einen Teil der Flüssigkeit in seinem einen Bereich und das Druckgas in seinem anderen Bereich zur Aufprägung seines Druckes auf die Flüssigkeit aufnimmt, sind mehrere Druckluft-Vorratsbehälter vorgesehen, die jeweils über ein Druckregulierventil mit der Luftkammer des Akkumulators in Verbindung stehen. Durch Betätigung dieser Druckregulierventile kann der Druck in der Luftkammer auf einen gewünschten Wert gebracht werden. Hierzu ist funktionsbedingt erforderlich, daß der Druck in sämtlichen Vorratsbehältern stets höher als in der Luftkammer des Akkumulators ist, wobei die Druckregulierventiie die Aufgabe haben, den Luftdruck auf den in der Luiftkammer des Akkumulators gewünschten Druck zu reduzieren. Durch die Druckregulierventile ist die Luftkarnmer des Akkumulators im Betrieb von den Druckluft-Vorratsbehältern abgesperrt und besitzt somit für jeden mittels der Druckregulierventile eingestellten Einheitsdruck ein festes Volumen mit einer entsprechenden, unveränderlichen Federsteife der in ihr eingeschlossenen Luft.

Den Gegenstand eines älteren Rechts (DE-OS 2143 943) bildet eine Ausgleichsvorrichtung zum Steuern und Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Strang, mit zumindest einem Kraftheber aus einem Zylinder und einem darin verschiebbar angeordneten Kolben, von denen der eine

mit dem Strang und der andere mit einer Abstützung verbunden sind, mit einem Akkumulator zum Aufrechterhalten des Drucks einer den Kolben im Zylinder einseitig beaufschlagenden Druckflüssigkeit während Relativbewegungen zwischen Kolben und Zylinder in beiden Längsrichtungen, der durch einen Schwimmkolben in zwei Bereiche unterteilt ist, von denen der eine durch einen Teil der Druckflüssigkeit und der andere durch ein Druckgas beaufschlagt sind, und mit einer Pumpe zur Einspeisung zusätzlicher Druckflüssigkeit in den Druck/iüssigkeitsbereich des Akkumulators und den Zylinder des Krafthebers, die zur Lösung der Aufgabe, ein ständiges Zirkulieren von Druckflüssigkeit durch die Vorrichtung für einen Ausgleich der auftretenden Vertikalbewegungen eines Schwimmfahrzeuges entbehrlich zu machen, gekennzeichnet ist durch ein in die Verbindung zwischen der Pumpe und dem Druckflüssigkeitsbereich des Akkumulators und dem Zylinder des Krafthebers eingeschaltetes bei seinem öffnen die Pumpe für die Druckflüssigkeitseinspeisung in Betrieb setzendes Ventil und eine das Ventil in Abhängigkeit von einer bei Absinken des Schwimmkolbens auf das Ende des Druckflüssigkeitsbereiches des Akkumulators auftretenden wesentlichen Gasdruckerhöhung öffnende Ventilsteuereinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichsvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die Federsteife des seinen Druck der Flüssigkeit aufprägenden Gases für einen gegebenen Einheitsdruck jederzeit veränderbar ist.

Diese Aufgabe findet nach der Erfindung ihre Lösung durch eine Einrichtung zur Volumenveränderung des Gases unter Erhalt eines gleichen für ein Aufprägen seiner Druckkraft auf die Flüssigkeit wirksamen Einheitsdrucks im Gas. Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung das wirksame Gasvolumen des Akkumulators der Einrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes in der Flüssigkeit im Sinne einer Vergrößerung oder Verringerung verändert werden kann, wird entsprechend die Federsteife verringert oder erhöht. Wenn, beispielsweise bei Anwendung der Ausgleichsvorrichtung bei einer Anlage zum Bohren eines vertikalen Bohrlochs von einem Schwimmfahrzeug aus, die relative Längsbewegung des Kraftheberkolbens in seinem Zylinder aufgrund eines großen Vertikalhubs des Bohrschiffs im Wasser groß ist, wird ein großes wirksames Akkumulatorgasvolumen vorgesehen, ohne daß eine wesentliche Änderung des Einheitsdrucks im Gas erfolgt. Ist andererseits die Raltivbewegung des Kraftheberkolbens in seinem Zylinder aufgrund eines geringen Vertikalhubs des Schiffes im Wasser klein, kann ein geringeres wirksames Akkumulatorgasvolumen vorgesehen werden.

Hierbei kann eine Abstufung des wirksamen Gasvolumens des Akkumulators auf einfache Weise dazu herangezogen werden, eine verhältnismäßig rasche Änderung des Gasdrucks im System entweder im Sinne einer Erhöhung oder Verringerung herbeizuführen. Arbeitet die Ausgleichsvorrichtung mit einem verringerten wirksamen Akkumulatorgasvolumen aufgrund des Umstandes, daß ein Teil des verfügbaren Gasvolumens in einem unwirksamen Zustand gehalten wird, so kann der Druck dieses unwirksamen Teils geändert werden, so daß er zur sofortigen Änderung des Akkumulatorgasdruckes bei seinem Wirksamwerden zur Verfügung steht. Dieser Druck im unwirksamen Teil des Systems kann auf denselben Druck geändert werden, der im wirksamen Teil henscht, was eine sofortige Verringerung der Gasfedersteife des Systems auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert ermöglicht.

Die Einrichtung zur Volumenveränderung weist vorteilhaft mehrere an den Druckgasbereich des Akkumulators angeschlossene Druckgasbehälter auf, wobei eine Einrichtung zur Strömungsverbindung des Akkumulators mit unterschiedlichen Anzahlen vor Druckgasbehältern zur wahlweisen Bestimmung der Federsteife des Druckgases vorgesehen ist. Hierbei wird eine unterschiedliche Behälteranzahl der Einrichtung zur Volumenveränderung des Gases, die ein sich aus den einzelnen Druckgasbehältern zusammensetzendes Gesamtvolumen besitzt, mit dem Druckgasbereich des Akkumulators derart in Verbindung gesetzt, daß das Gas frei zwischen dem Druckgasbereich des Akkumulators und einem oder mehreren der jeweils angeschlossenen Druckgasbehälter strömen kann. Das Volumen, gegen welches der Akkumulatorkolben bzw. die Flüssigkeit des Akkumulators bei einem beliebigen gegebenen Gasdruck wirkt, ist auf diese Weise die Summe des Volumens des Druckgasbereiches des Akkumulators und des Volumens eines oder mehrerer der Druckgasbehälter, wobei der Druck sowohl im Druckgasbereich des Akkumulators, als auch in den Druckgasbehältern stets im wesentlichen der gleiche bzw. ein Einheitsdruck ist. Die Veränderung der Federsteife des Gases erfolgt somit durch eine Veränderung des Gasvolumens auf der einen Seite des Akkumulatorkolbens, ohne daß eine wesentliche Änderung des Einheitsdrucks im Gas stattfindet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung näher veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer auf einem Schwimmfahrzeug od. dgl. zum Bohren einer Unterwasserbohrung angebrachten Bohranlage,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Stirnansicht einer Ausgleichsvorrichtung bei der Anlage nach F i g. 1 und F i g. 3 ein Diagramm des Ausgleichssystems.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen die Vorrichtung in Anwendung bei einer Anlage zum Bohren eines vertikalen Bohrlochs W in den Grund F eines Gewässers, auf dem ein Schwimmfahrzeug V, z. B. ein Bohrkahn, schwimmt. Das Schwimmfahrzeug ist zwecks Zentrierung eines Bohrstrangs 5 zum Bohrloch gegen seitliche Bewegungen verankert. Ein Bohrmeißel B ist an dem unteren Ende des z. B. aus Bohrgestänge oder Bohrgehäusen bestehenden Bohrstrangs befestigt, wobei der obere Mitnehmerstangenteil K des Bohrstranges den üblichen, von einem (nicht dargestellten) Antrieb in Umlauf versetzten Drehtisch Γ durchgreift. Das obere Ende der Mitnehmerstange ist an einem Spülbohrkopf R befestigt, der von einem Bohrhaken C herabhängt, welcher drehbar mit dem unteren Ende einer Ausgleichsvorrichtung D verbunden ist. Deren oberes Ende ist drehbar mit dem Laufblock bzw. Hampelmann E verbunden, dem die üblichen Seile H zugeordnet sind. Diese laufen über die Turmrolle J am oberen Ende des auf dem Schwimmfahrzeug angebrachten 3ohrgerüsts L und sind zu einer auf dem Schwimmfahrzeug angebrachten Winde Ngeführt.

Eine Bohrschlammleitung Pist mit dem Spülbohrkopf R verbunden, um dem Bohrstrang Bohrschlamm zuzuführen. Dieser tritt aus dem Bohrmeißel B aus und dient zum Entfernen des durch Hen RnhrmpiRpl h<»i

entsprechender Gewichtsbelastung erzeugten Bohrkleins, während der Bohrstrang durch den Drehtisch T mit der gewünschten Geschwindigkeit in Umlauf versetzt wird. Üblicherweise wird das Bohrgewicht durch eine geeignete Länge von im unteren Teil des Bohrstrangs unmittelbar oberhalb des Bohrmeißels angeordneten Schwerstangen aufgebracht, wobei der Bohrstrang oberhalb der Schwerstangen durch die Winde Λ/und die Seile f/unter Spannung gehalten wird. Die Winde ermöglicht beim Bohren des Bohrloches W das Absenken des Bohrstrangs.

Die Ausgleichsvorrichtung D ermöglicht dem Schwimmfahrzeug V und der von diesem getragenen Anlage Vertikalbewegungen relativ zum Bohrloch W und zum Bohrstrang S, ohne das auf den Bohrmeißel B aufgebrachte Bohrgewicht merklich zu verändern. Die Ausgleichsvorrichtung umfaßt ein unteres, mit dem Bohrhaken verbundenes Stützteil oder Joch 10 und ein oberes, mit dem unteren Ende des Laufblocks E verbundenes Stützteil oder Joch 11. Bei der dargestellten speziellen Ausführung der Ausgleichsvorrichtung ist das untere Joch 10 an den unteren Enden von zwei Kolbenstangen 12 befestigt, die sich nach oben in zwei am oberen Joch 11 hängende Zylinder 13 hineinerstrekken. Die oberen Enden der Kolbenstangen sind mit Kolben 14 verbunden, die zur Abdichtung gegen die Zylinderwände (nicht dargestellte) Dichtungsringe tragen. Die stangenseitigen Enden der Zylinder tragen ihrerseits Dichtungen 12a zur Abdichtung gegen den Umfang der Kolbenstangen 12. Die Zylinder 13 sind an entgegengesetzten Seiten des Laufblocks £ angeordnet und erstrecken sich über diesen hinaus, um die Gesamtlänge der Ausgleichsvorrichtung D zu verkürzen und dabei den Kolben 14 und Kolbenstangen 12 dennoch einen erheblichen Hubweg innerhalb der Zylinder zu geben. Die Kolben belassen auch in ihrer Stellung an den oberen Kopfenden der Zylinder der Winde noch immer die Möglichkeit, den Laufblock und die Ausgleichsvorrichtung in einem Ausmaß anzuheben, bei dem Bohrrohrabschnitte üblicher Länge an den Bohrstrang angeschlossen oder von diesem abgenommen werden können.

Wie ersichtlich, ist der Laufblock E über das Joch 11 mi! den Zylindern 13 verbunden und kann mit diesen eine Vertikalbcwegung ausführen. Die Kolben 14 samt Kolbenstangen 12 sind über das Joch 10 mit dem Bohrhaken C und über den Spülbohrkopf R mit dem oberen Ende des Bohrstrangs 5 verbunden. Das Gewicht des Bohrstrangs wird durch den Bohrhaken C auf die Kolbenstangen 12 samt Kolben 14 und dann auf die die Zylinderräume unterhalb der Kolben 14 füllende Flüssigkeit 15 übertragen, von wo es über die unteren Zylinderköpfc 13a, die Zylinder 13 selbst, den Laufblock E und die Seile H auf die Turmrollc / übertragen wird. Wie oben ausgeführt, wird das Aufziehen und Ablassen des l.aufblocks und damit der Ausgleichsvorrichtung D mit der von dieser herabhängenden gesamten Last S durch den Betrieb der Winde bzw. des Hebezeuges N bestimmt.

Die in den Zylindern befindliche Flüssigkeit 15 wird untur einem im wesentlichen konstanten, vorbestimmten Druck gehalten. Die Druckflüssigkeit wirkt nach oben auf die Kolben 14 und damit auf den Bohrhaken C] den Spülbohrkopf R und den daran angeschlossenen Bohrstrang .V. Da das Gewicht des gesamten Bohrstrangs bekannt ist, wird der lünheilsdruck der Druckflüssigkeit derart gewühlt, dal.l das gesamte ficwichi mil Ausnahme des iiiil ilen Hohmieillel // üblicherweise von den Schwerstangen aufgebrachte Bohrgewichts von der Druckflüssigkeit getragen win die in Richtung nach oben auf die unteren Bereiche de Kolben wirkt. Dieser Druck wird von einem gasförm gen Medium 16, z. B. trockener Druckluft oder einen beliebigen anderen geeigneten Gas, abgeleitet, das i einem Akkumulator oder einer Reihe von auf den Schwmmfahrzeug V angeordneten Akkumulatoren 1 vorgesehen ist. Die stangenseitigen Enden der Zylinde 13 sind mit Flüssigkeitsleitungen 18 verbunden, die sie zu einem Steuerventil 19 erstrecken, von dem eine odei mehrere Flüssigkeitsleitungen 20 zum Flüssigkeitsbe reich 21 des oder der zylindrischen Akkumulatorenge häuse 22 laufen. Die unteren Bereiche der Akkumulato ren sind mit Flüssigkeit 15 und die oberen Bereiche 2. mit Druckgas gefüllt, wobei Gas und Flüssigkeit ii jedem Akkumulator durch einen Schwimmkolben 2< getrennt sind, der eine geeignete Gleichtdichtung zui zylindrischen Innenwand des Akkumulatorgerhäuses 2i hin bildet. Dementsprechend wird der Druck des Gase« 16 über den Schwimmkolben 24 auf die Flüssigkeit 1 übertragen, wobsi derselbe Flüssigkeitsdruck in der Ausgleichszylindern 13 herrscht. Die Kolben 14 könne sich in den Zylindern 13 bewegen und die Schwimmkol ben 24 verlagern sich entsprechend der Verdrängung während sie den Druck des Gases 16 der Druckflüssig keit 15 in den Akkumulatoren aufprägen, der sich vor dort durch die Leitungen 20,18 in der Flüssigkeit 15 bi; in die Ausgleichszylinder 13 fortpflanzt.

Die Möglichkeit für die Flüssigkeit, aus den Zylinderr der Ausgleichsvorrichtung in die Akkumulatoren unc umgekehrt überzutreten, wird durch das Ventil 1! gesteuert. Das Ventil 19 kann eine beliebige geeignet! Ausführungsform besitzen, aufgrund welcher es mittel Fernsteuerung durch Betätigung eines Handsteuerven tils 26 seitens einer Bedienungsperson geöffnet ode geschlossen werden kann. Beim Betrieb der Ausgleichs vorrichtung Dbefindet sich das Ventil 19 normalerweis in seiner Offenstellung, um den freien Übertritt vor Flüssigkeit zwischen den Ausgleichszylindern 13 unc den Akkumulatorgehäusen 22 zu ermöglichen.

Ein Vorrat an Akkumulatorgas mit gewünschten Druck ist in einer Reihe von Druckgasbehältern bzw Akkumulatorreservebehältern 30, 30a geeigneter An zahl enthalten, die mit dem Gasbereich des Akkumula torgehäuses 22 durch eine geeignete Sammelleitung 31 in Verbindung stehen, wobei ein Absperrventil 32, 32; zwischen jedem Reservebehälter und der Sammellei tung vorgesehen ist. Einer der Behälter 30 kann von der anderen Behältern 30a durch ein Schleusenventil 33 ir der Sammelleitung getrennt werden, wobei da; Schleusenventil durch ein geeignetes Handsteuerventi 34, das in geeigneter Weise mit dem Schleusenvcnti verbunden ist, durch Fernbedienung geöffnet unc geschlossen werden kann. Die Anzahl der in Verbin dung mit dem Akkumulalorgchäusc bzw. -gchäuscn 2\ gebrachten Gasreservebehälter 30, 30a kann variier werden, um dadurch das wirksame Volumen des auf die Flüssigkeit 15 im Akkumulator einwirkenden Gases zi variieren, wodurch eine Veränderung der Federsteift des Gases herbeigeführt wird, wie es im folgenden in einzelnen beschrieben wird.

Das Flüssigmedium 15 wird aus einem Vorratsbehäl ter 40 abgeleitet, von dem eine Sauglcitung 41 zu cinei oder mehreren Pumpen 42 läuft, die die llüssigkei durch eine Austrittsleitung 41 durch ein Ventil 44 in cim Zweigleitung 45 drücken können, die mit der Leitung 4( und den Aiisjrleiehs/ylindcni 11 sowie den Akkiimuhi

torgehäusen 22 in Verbindung steht. Zwischen dem Flüssigkeitvorratsbehälter 40 und der Zweigleitung 45 erstreckt sich eine Ablaß- bzw. Rücklaufleitung 46, die eine Verringerung des Flüssigkeitsvolumens im System durch öffnen eines geeigneten Ventils 47 in der Rücklaufleitung zuläßt.

Entsprechend der zeichnerischen Darstellung ist das in dem System verwendete Gas Luft. Luftverdichter 50 sind die primäre Energiequelle für das System. Die Druckluft strömt durch einen oder mehrere Lufttrockner51 zu einem oder mehreren Hochdruck-Luftvorratsbehältern 52, die Luft mit einem wesentlich höheren Druck als dem maximalen Luftdruck in den Akkumulatorgehäusen 22 und den Reservebehältern 30, 30a liefern. Dieser höhere Druck ist erwünscht, um die Zeit zu verringern, die zur Erhöhung des Betriebsdruckes des Gases in den Akkumulatorgehäusen und den Reservebehältern 30,30a benötigt wird.

Die Druckluft im Vorratsbehälter 52 kann durch eine geeignete Leitung 53 zu einem Ventil 54 strömen, das durch eine Leitung 55 mit der Sammelleitung 31 verbunden ist. Die Verbindung der Leitung 55 mit der Sammelleitung erfolgt zwischen dem Reservebehälter 30 und dem Schleusenventil 33. Die unter hohem Druck stehende Luft kann auch durch die Leitung 53 und ein weiteres Ventil 56 strömen, das durch eine Leitung 57 mit der Sammelleitung 31 an der anderen Seite des Schleusenventils 33 verbunden ist. Die Ventile 54, 56 sind manuell betätigbar und von bekannter Ausführung. Jedes von ihnen kann eine Schließ- und eine Offenstellung einnehmen, so daß Luft aus dem Hochdruckvorratsbehälter 52 in die Sammelleitung 31 gelangen oder abgelassen werden kann, indem die Luft aus der Sammelleitung 31 entweichen kann, wobei die an die Sammelleitung angeschlossenen Reservebehälter 30, 30a und Akkumulatorgehäuse 22 durch eine Ablaßleitung 58 und einen Schalldämpfer 59 mit der Außenluft verbunden sind, wenn eine Verringerung des Gas- bzw. Luftdrucks im System erfolgen soll. Geeignete Druckmesser 60, 61 zeigen die Drücke der Druckluft in den mit der Sammelleitung 31 auf der einen Seite des Schleusenventils 33 verbundenen Reservebehältern 30a sowie in den Akkumulatoren 17 und dem Reservebehälter 30 auf der anderen Seite des Schleusenventils an.

Im Betrieb der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung werden die Akkumulatoren 17 und die Reservebehälter 30, 30a mit trockener Druckluft mit gewünschtem Druck durch entsprechende Betätigung der Ventile 54,56 gefüllt, wobei genügend Flüssigkeit 15 so im System vorhanden ist, so daß der gleiche Druck der Flüssigkeit in den Ausgleichszylindern 13 aufgeprägt wird, die eine aufwärtsgerichtete Kraft auf die Kolben 14 und den Bohrstrang S ausübt. Die abgestützte Last wird von den Zylindern 13 über den Laufblock fund die Seile H auf die Turmrolle / übertragen. Der Bohrfortschritt erfolgt durch entsprechendes Drehen des Drehtisches T, wobei Bohrschlamm durch den Bohrstrang nach unten gepumpt wird, der in normaler Weise zum Schwimmfahrzeug Vdurch eine (im Interesse einer <>o deutlichen Darstellung nicht gezeigte) Unterwasserleitung zurückkehrt, die sich vom Schwimmfahrzeug V zum Borloch W erstreckt. Verlagert sich das Schwimmfahrzeug in vertikaler Richtung, z. B. aufwärts, so bewegen sich die Zylinder 13 nach oben entlang den Kolbenstangen 12 und Kolben 14, wobei die Druckflüssigkeit 15 auf im wesentlichen demselben Druck verbleibt, da sie durch die Leitungen 18, 20 in die unteren Bereiche 21 der Akkumulatoren 17 gedrückt wird. Hierdurch wird unter Aufwärtsbewegung der Schwimmkolben 24 eine geringe Komprimierung der Luft herbeigeführt, die einen gewissen Anstieg des Drucks der Flüssigkeit 15 bewirkt, jedoch praktisch nur in einem so geringen Ausmaß, daß keine merkliche Wirkung auf das auf den Bohrmeißel B aufgebrachte Bohrgewiicht eintritt. In gleicher Weise bewegen sich die Zylinder 13 bei einer Abwärtsbewegung des Schwimmfahrzeug:!; V mit diesem nach unten, wobei das Zylindervolumen unterhalb der Kolben 14 ansteigt und die Druckluft 16 Flüssigkeit 15 aus den Akkumulatoren 17 in die Ausgleichszylinder 13 zurückdrückt. Dabei bleibt wiederum der Druck in der Flüssigkeit 15 im wesentlichen gleich.

Somit kann sich das Schwimmfahrzeug innerhalb des Arbeitshubs der Ausgleichsvorrichtung relativ zum Bohrstrang 5 heben und senken, ohne daß das Bohrgewicht auf den Bohrmeißel B merklich verändert wird. Die Anzahl der Akkumulatoren 17 und deren wirksames Gas- bzw. Druckluftvolumen, das durch die Anzahl der mit ihnen verbundenen Reservebehälter 30, 30a veränderlich ist, beträgt vorzugsweise ein Vielfaches der ringförmigen Flächen der Kolben 14, so daß eine große Veränderung des Flüssigkeitsvolumens in den Zylindern 13 eine weitaus geringere vereinte Volumensveränderung in jedem Akkumulator bzw. den Expansionsräumen 21 und 23 und in den damit in Wirkverbindung stehenden Reservebehältern 30, 30a erzeugt und dadurch nur eine relativ geringe Änderung des Druckes der Druckluft im oberen Teil 23 der Akkumulatoren eintritt.

Die Druckluft in den Akkumulatoren 17 und den Reservebehältern 30,30a wirkt als Gasfeder. Aufgrund des dargestellten und beschriebenen Systems kann die Federsteife dieser Gasfeder in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Ausgleichssystems variiert werden. Eine derartige Änderung bzw. Variierung der Federsteife wird für jeden gewünschten Luftdruck im System durchgeführt. Der Luftdruck hängt von dem Bohrgewicht ab, das durch die Flüssigkeit 15 in den Ausgleichszylindern 13 abzustützen ist Je größer daher das abzustützende Gewicht ist, desto höher muß der Flüssigkeitsdruck sein und umgekehrt Die Änderung des Flüssigkeitsdruckes auf den gewünschten Wert wird durch Änderung des Druckes der Luft 16 in den Akkumulatoren 17 und in den damit verbundenen Reservebehältern 30, 30a bewirkt Eine Erhöhung des Luftdruckes wird, wie oben ausgeführt, dadurch herbeigeführt, daß das Ventil 54 in der Weise betätigt wird, daß ein Strom von Luft aus dem Hochdruck-Vorratsbehälter 52 zu den Akkumulatoren 17 und den damit verbundenen Reservebehältern 30, 30a erfolgt Falls einige der Reservebehälter, wie die Behälter 30a, von den Akkumulatoren durch Schließen des Schleusenventils 33 abgeschnitten sind, kann der Luftdruck in diesen unwirksamen Reservebehältern 30a dennoch durch entsprechende Betätigung des anderen Ventils 56 erhöht werden, indem dann unter hohem Druck stehende Luft durch die Leitung 57 in die unwirksamen Reservebehälter strömen kann.

Beabsichtigt man dagegen eine Verringerung des Luftdruckes in den Akkumulatoren 17 und den normalerweise damit in Verbindung stehenden Reservebehältern 30, 30a, so wird das Handventil 54 entsprechend in der Weise betätigt, daß ein Anteil der Druckluft durch die Leitung 58 und den Schalldämpfer 59 an die Außenluft abgelassen werden kann. In gleicher

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Weise kann der Luftdruck in den Reservebehältern 30a, wenn sie vom Behälter 30 abgeschnitten sind, ebenfalls durch entsprechende Einstellung des anderen Ventils 56 auf Ablaßbetrieb verringert werden, indem dann Luft durch die Leitung 58 in den Schalldämpfer 59 in die Außenluft abgelassen werden kann. Wenn das Schleusenventil 33 offen ist und die Absperrventile 32, 32a ebenfalls offen sind, ist der Luftdruck in den Akkumulatoren 17 und den Reservebehältern 30, 30a der gleiche. In diesem Fall bewirkt eine Betätigung eines einzigen Ventils 54 oder 56 eine Erhöhung oder Verringerung des Luftdrucks in sämtlichen Akkumulatoren 17 und Reservebehältern.

Die Reservebehälter 30,30a sind praktisch Verlängerungen der Akkumulatoren 17, wenn sie mit ihnen in Wirkverbindung stehen. Durch Änderung der Anzahl der in Wirkverbindung mit den Akkumulatoren stehenden Reservebehälter 30, 30a wird das wirksame Gasvolumen sowie die Federsteife der in dem System wirkenden Druckluft 16 verändert. Wenn beispielsweise die relative Längsbewegung der Ausgleichskolben 14 und deren zugehöriger Zylinder 13 aufgrund eines verhältnismäßig großen Vertikalhubes des Bohrschiffes Kim Wasser relativ groß ist, ist eine geringe Federsteife zweckmäßig, um die Änderungen des Gasdruckes auf einem niedrigen Wert zu halten. Diese Bedingung kann durch öffnen des Schleusenventils 33 herbeigeführt werden, so daß sämtliche Reservebehälter 30, 30a mit den Akkumulatoren 17 verbunden sind, wobei diese Behälter und Akkumulatoren Luft mit dem gleichen Druck enthalten. Wenn der Vertikalhub des Bohrschiffes V im Wasser verhältnismäßig klein ist, kann das Schleusenventil 33 geschlossen werden. In diesem Fall steht nur der einzige in der Zeichnung dargestellte Reservebehälter 30 mit den Akkumulatoren 17 in Verbindung, so daß die Federsteife für einen gegebenen Druck der Druckluft dann relativ hoch ist. Zwischenwerte der Federsteife können durch Festsetzung der Anzahl von in Wirkverbindung mit den Akkumulatoren bringbaren Reservebehältern 30, 30a herbeigeführt werden, indem eines oder mehrere der Absperrventile 32a zwischen den Reservebehältern 30a und der Sammelleitung 31 geschlossen werden. Die Anzahl der Reservebehälter 30a kann größer als in dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel sein, wodurch eine größere Variationsbreite der Federsteife der in dem System verwendeten Druckluft erreicht werden kann.

Angenommen, das System arbeitet mit einer verhältnismäßig hohen Luftfedersteife, d. h. mit geschlossenem Schleusenventil 33, so kann der Luftdruck im System rasch dadurch erhöht werden, daß die unwirksamen Reservebehälter 30a mit unter einem gewünschten höheren Druck stehender Druckluft durch Betätigung des Ventils 56 in der Weise, daß Druckluft aus dem

ίο Hochdruck-Vorratsbehälter 52 zu den unwirksamen Reservebehältern strömen kann, gefüllt werden, bis der gewünschte Druck in diesen Behältern entsprechend der Anzeige am Druckmesser 60 erreicht ist. Soll der Druck in den Akkumulatoren 17 erhöht werden, wird das Schlleusenventil 33 durch entsprechende Betätigung des Fernsteuerventils 34 geöffnet, wodurch eine sehr rasche Luftdruckerhöhung im System stattfindet, da der höhere Luftdruck aus den vorher unwirksamen Behältern 30a in den anderen Reservebehälter 30 und in die Akkumulatorgehäuse 22 gelangt.

Umgekehrt kann eine Verringerung des Luftdrucks erzielt werden. Bei geschlossenem Schleusenventil 33 wird das Ventil 56 in der Weise betätigt, daß Luft aus den unwirksamen Reservebehältern 30a in die Außen luft abgelassen wird, bis der Druck in den Behältern 30a entsprechend der Anzeige auf dem Druckmesser 60 auf dem gewünschten Wert ist Daraufhin tritt bei öffnen des Schleusenventils 33 ein ziemlich rascher Luftdruckabfall im Akkumulatorsystem ein.

Wenn das System mit einer verhältnismäßig hohen Federsteife arbeitet, kann der wirksame Luftdruck in den Akkumulatoren 17 besonders rasch geändert werden. Soll eine Luftdruckerhöhung erfolgen, wird das Ventil 54 in der Weise betätigt, daß unter hohem Druck stehende Luft aus dem Vorratsbehälter 52 in die Akkumulatoren 17 und den einzigen Reservebehälter 30 (bei geschlossenem Schleusenventil 33) strömen kann, wodurch ein Druckanstieg aufgrund des verhältnismäßig kleinen Gasvolumens eines derartigen Systems

rasch erreicht wird. In gleicher Weise wird, wenn der Luftdruck im System beim Arbeiten mit hoher Federsteife verringert werden soll, das Ventil 54 in der Weise betätigt, daß ein bestimmter Anteil der Luft an die Atmosphäre abgegeben wird, wodurch eine verhältnismäßig rasche Abnahme des Luftdrucks im System eintritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Ausgleichsvorrichtung zum Steuern und Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Strang, mit zumindest einem Kraftheber mit einem Zylinder und einem darin verschiebbar angeordneten Kolben, von denen einer mit dem Strang und der andere mit einer Abstützung in Betriebszuordnung steht, und einer Einrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes in einer den Kolben im Zylinder einseitig beaufschlagenden Flüssigkeit während Relativbewegungen zwischen Kolben und Zylinder in beiden Längsrichtungen, bei der ein unter Druck stehendes Gas seinen Druck der Flüssigkeit aufprägt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30, 3OaJ zur Volumenveränderung des Gases (16) unter Erhalt eines gleichen für ein Aufprägen seiner Druckkraft auf die Flüssigkeit (15) wirksamen Einheitsdrucks im Gas.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes in der Flüssigkeit einen Akkumulator mit einem zylindrischen Gehäuse umfaßt, der einen Teil der Flüssigkeit in seinem einen Bereich und das Druckgas in seinem anderen Bereich zur Aufprägung seines Druckes auf die Flüssigkeit aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Volumenveränderung mehrere an den Druckgasbereich (23) des Akkumulators (17) angeschlossene Druckgasbehälter (30, 3OaJ aufweist und eine Einrichtung (31) zur Strömungsverbindung des Akkumulators mit unterschiedlichen Anzahlen von Druckgasbehältern zur wahlweisen Bestimmung der Federsteife des Druckgases (16) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (31) ein Ventil (33) zum wahlweisen Herstellen einer Strömungsverbindung bzw. Absperrung des Druckgases (16) zwischen einigen (3GaJ der Druckgasbehälter (30,30a^und dem Akkumulator (17) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Vorrat (52) an Druckgas (|6), eine Leitungsverbindung (55,57) zum Überführen des Druckgases aus dem Vorrat in den Akkumulator und in die Druckgasbehälter (30, 3OaJ und eine einstellbare Absperreinrichtung (54, 56) in der Leitungsverbindung zum Steuern des Druckgasstroms durch diese.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (54,56) für eine wahlweise Erhöhung oder Verringerung des Drukkes des Druckgases (16) im Akkumulator (17) und in den Druckgasbehältern (30,3OaJ einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsverbindung eine erste Rohrleitung (57) für eine Druckgasführung zwischen dem Vorrat (52) und einigen (3OaJ der Druckgasbehälter (30,3OaJ und eine zweite Rohrleitung (55) für eine Druckgasführung zwischen dem Vorrat und einem verbleibenden Teil (30) der Druckgasbehälter und dem Akkumulator (17) umfaßt und die Absperreinrichtung je ein Ventil (56 bzw. 54) in der ersten (57) und der zweiten Rohrleitung (55) zur gesonderten Steuerung des Druckgasstroms in diesen aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Schleusenventil (33), mittels dessen wahlweise eine Strömungsverbindung oder Absperrung zwischen einigen (3OaJ der Druckgasbehälter (30, 3OaJ und dem verbleibenden Teil (30) der Druckgasbehälter herstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Druckgasbehälter (30, 3OaJ ein gesondertes Absperrventil (32,32a) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang (SJ in einem Bohrloch (W) angeordnet und durch ein Gestell (L) abgestützt ist und der Zylinder (13) eine langgestreckte Form aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Zylinder (13) und dem Kolben (14) der eine mit einer Aufhängung (E) des Gestells (L) und der andere mit dem Strang (S) verbunden ist, derart, daß der Zylinder mit seinem Kolben zwischen der Aufhängung und dem Strang angeordnet ist.