DE2606252A1

DE2606252A1 - Bohrvorrichtung

Info

Publication number: DE2606252A1
Application number: DE19762606252
Authority: DE
Inventors: George Ivan Boyadjieff
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco International Inc
Priority date: 1975-02-18
Filing date: 1976-02-17
Publication date: 1976-08-26
Also published as: GB1528683A; FR2301683B1; US4023449A; FR2301683A1; DE2606252B2; JPS5444241B2; US3961399A; JPS51106601A; CA1045112A; DE2606252C3

Description

7606252

PATENTANWÄLTE

Menc^g Ct Prahl

Erhardtstr. Yi D-8000 München S

1 7. Feb. 1376

Anwaltsakte: V 1 OO

Varco International Inc.
Orange, CA 92668, V.St.A.

Bohrvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte kraftbetätigte Abfangkeilanordnungen zur Handhabung von Bohrrohren, wobei die Abfangkeilanordnungen sehr einfach aufgebaut und doch mit Bezug auf den Aufwand an Bohrzeit wirksamer angebracht und gelöst werden können als bekannte kraftbetätigte Abfangkeil anordnung en. Die Abfangkeile werden durch die Bewegung des Bohrrohres selbst vertikal in eine Fangschale hinein- und aus dieser herausbewegt, indem die Rohrhebe- und Rohrabsenkvorrichtung des Bohrgestells betätigt wird und ohne daß es erforderlich ist, eine zusätzliche Antriebseinheit oder zusätzliche Antriebseinheiten in der Abfangkeilanordnung zum Heben und Absenken der Abfangkeile vorzusehen.

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Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer

Bohrvorrichtung mit einer kraftbetätigten Abfangkeil anordnung nach der Erfindung ,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf der Linie 2-2

von Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Draufsicht auf der Linie 3-3

von Fig. 2,

Fig. 4 einen Horizontal schnitt auf der Linie

4-4 von Fig. 2,

die Fig. 5 bis 7 Vertikal schnitte auf den Linien 5-5

bzw. 6-6 bzw. 7-7 von Fig. 4,

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4,

aber mit geöffneter Abfangkeilanordnung ,

Fig. 9 eine Ansicht auf der Linie 9-9 von

Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt auf der Linie 10-10

von Fig. 9,

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Fig. 11 eine Draufsicht hauptsächlich auf der

Linie 11-11 von Fig. 2, welche aber die Abfangkeile offen und seitlich abgelenkt zum Erfassen eines versetzten Rohres zeigt, und

Fig. 12 das Hydrauliksystem der Abfangkeil -

anOrdnung.

Die Vorrichtung 10 von Fig. 1 wird auf einem Tiefbohrgestell benutzt, um Schraubverbindungen in einem vertikalen Bohrgestänge oder Bohrrohr 11 herzustellen und zu lösen, welches sich durch den üblichen Drehtisch 12 in das Bohrloch erstreckt. Die Vorrichtung 10 enthält einen aufrechten Ständer 13, der auf dem Boden 14 des Bohrgestells auf einer Seite des Rohres 11 und seiner vertikalen Achse 15 montiert ist, sowie eine kraftbetätigte Abfangkeileinheit 16 nach der Erfindung. Oberhalb der Einheit 16 trägt der Ständer 13 eine Rohrdrehvorrichtung 17, welche eine Dreheinrichtung 1 8 zum schnellen Drehen eines oberen Rohrabschnittes 19 beim Herstellen und Lösen einer Verbindung und unterhalb der Dreheinrichtung ein Drehmomentwerkzeug 20 enthält, das obere und untere Spannvorrichtungen 21 und 22 hat zum Einspannen von zwei aufeinanderfolgenden Rohr abschnitten und zum Drehen derselben mit großem Drehmoment während des Endteils der Verbindungsherstellung oder während des Anfangsteils des Vorgangs, bei welchem eine Schraubverbindung gelöst wird. Die Rohrdrehvorrichtung 17 ist an einem Arm 23 montiert und kann seitlich zwischen einer aktiven Stellung an dem Rohr und einer zurückgezogenen, auf einer Seite neben dem Rohr befindlichen Stellung verschwenkt

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werden. Die Dreheinrichtung 18 und das Drehmomentwerkzeug 20 haben Öffnungen auf einer Seite, durch die das Bohrrohr seitlich hindurchtreten kann.

Der Ständer 13 hat eine Grundplatte 24, die an dem Bohrgestell— boden befestigt ist und zwei gleiche, mit Abstand voneinander angeordnete vertikale Führungsteile 25 und 26 trägt, welche von der Grundplatte 24 aus bis zu ihren oberen Enden 27 den H-förmigen Horizontalquerschnitt von Fig. 3 haben. Die Führungsteile 25 und 26 können durch eine vertikale Platte 28 verstärkt sein, welche an den Führungsteilen befestigt ist, und durch mit Abstand voneinander angeordnete parallele, vertikale, hintere Stützplatten 29 und 30, die an der Platte 28 befestigt sind.

Ein Wagen 31 ist zwischen den Führungsteilen 25 und 26 längs einer vertikalen Achse 32 beweglich angeordnet und kann eine vordere vertikale Platte 33 aufweisen, die an zwei parallelen, einander gegenüberliegenden Seitenplatten 34 und 35 befestigt ist, an welchen in vertikalem Abstand voneinander angeordnete Rollenpaare 33 drehbar angebracht sind, die sich um horizontale Achsen 37 und 37' drehen. Diese Rollen sitzen in vertikalen Führungsbahnen und 39, welche an den Innenseiten der Führungsteile 25 und gebildet sind und legen sich an den Seitenwänden dieser Führungsbahnen an und führen den Wagen 31 , so daß dieser nur eine Vertikalbewegung ausführen kann.

Der Wagen 31 wird durch ein Gegengewicht 40 nachgiebig nach oben gedrängt, welches rechteckig sein kann und so geführt wird,

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daß es eine Bewegung längs einer vertikalen Achse 41 ausführen kann, indem es zwischen der Wand 28 und zwei vertikalen Winkeleisen 42 und 43 (Fig. 3) aufgenommen wird, die an den Teilen 29 und 30 angebracht sind, wobei das Gegengewicht seitlich durch Vorderteile der Platten 29 und 30 eingeschlossen wird. Flexible Seile 44, an denen das Gegengewicht aufgehängt ist, sind aufwärts über zwei Seilscheiben 45 geführt, welche auf einer Achse 46, die durch an der Oberkante der Platte 28 angebrachte Träger 47 abgestützt ist, drehbar gelagert sind und sich um eine horizontale Achse 48 drehen. Die Seile 44 führen dann abwärts und sind an der Stelle 49 (Fig. 2) mit dem Wagen 31 verbunden. Die Masse des Gegengewichts 40 ist ausrei chend, um den Wagen 31 und die gesamte durch ihn getragene Abfangkeilanordnung 16 normalerweise in ihren mit unterbrochenen Linien dargestellten Stellungen in Fig.. 2 zu halten, in welchen die gesamte Abfangkeileinheit oberhalb der Ebene des Bohrgestellbodens angeordnet und deshalb bis in Anlage an das Bohrrohr und von diesem weg seitlich frei verschwenkt werden kann.

Die Abfangkeilanordnung 16 enthält einen langgestreckten, sich horizontal erstreckenden Arm 50, welcher hohl sein kann und dessen obere und untere Wand sowie dessen Seitenwände aus Blech hergestellt sein können. Diese Wände sind so zugeschnitten, daß der Arm die dargestellte Form erhält,und sind an ihren aneinanderstoßenden Kanten miteinander verschweißt. Dieser Arm ist an dem Wagen 31 derart montiert, daß er eine horizontale Schwenkbewegung zwischen der mit unterbrochenen Linien dargestellten zurückgezogenen Stellung und der mit ausgezogenen Linien dargestellten aktiven Stellung (vgl. Fig. 3) und um eine vertikale Achse 51

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relativ zu dem Wagen ausführen kann. Dazu ist der Wagen 31 mit drei gleichartigen, vertikal versetzten horizontalen Halteplatten 52 (Fig. 2) versehen, die an der Wand 33 des Wagens befestigt sind und von dieser aus vorstehen und Öffnungen-enthalten, durch welche ein vertikaler Drehzapfen 53 hindurchgeführt ist, der außerdem durch kreisförmige Öffnungen in Teilen 54 der oberen Wand 55 und der unteren Wand 56, des Arms 50 hindurchgeführt ist. Eine hydraulisch betätigte Kolben-Zylinder—Anordnung 57 verschwenkt den Arm 50 zwischen seinen beiden in Fig. 3 dargestellten Stellungen. Der Zylinder kann an den Platten 52 an der Stelle 58 und seine Kolbenstange an dem Arm 50 an der Stelle 59 angelenkt sein.

Das freie Ende des Arms 50 trägt eine Abfangkeil anordnung 60, welche vorzugsweise einen ersten mittleren Abfangkeil 61 und zwei einander gegenüberliegende seitliche Abfangkeile 62 und 63 enthält, die an dem mittleren Abfangkeil 61 angelenkt sind, so daß sie eine Relativschwenkbewegung um zwei parallele vertikale Achsen 64 und 65 zwischen den geschlossenen Rohreinspannstellungen von Fig. 3 und 4 und den geöffneten Stellungen von Fig. 8 und 11 ausführen können. Diese Gelenkverbindungen enthalten zwei langgestreckte, parallele, vertikale Schrauben 66 und 67 (Fig. 8 und 9), von denen sich jede durch zwei rohrförmige Scharnierzapfenlager 68 an dem mittleren Abfangkeil 61 und durch ein dazwischenliegendes rohrförmiges Scharnierzapfenlager 69 an einem der seitlichen Abfangkeile 62 oder 63 erstreckt, wobei die Scharnierschrauben 66 und 67 an ihren unteren Enden durch Köpfe 70 und an ihren oberen Enden durch Muttern 71 gehalten sind.

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Die Haüptteile der drei Abfangkeile haben die herkömmliche, sich nach unten verjüngende Keilform, welche mit einer sich entsprechend nach unten verjüngenden konischen Innenfläche 72 einer Fangschale 73 zusammenwirkt, die durch eine Hauptbüchse 74 innerhalb des Drehtisches 12 abgestützt ist. An ihren radial inneren Seiten tragen die drei Abfangkeile Spannbacken 75 herkömmlicher Art mit Spannkanten 76, welche in dem in Fig. 4 dargestellten geschlossenen Zustand der Abfangkeile im wesentlichen der Krümmung der äußeren zylindrischen Fläche des Bohrrohres folgen und das Rohr in einer Weise fest einspannen, die eine vertikale Relativbewegung zwischen dem Rohr und den Abfangkeilen verhindert. An ihren radial äußeren Seiten haben die Abfangkeile sich nach unten konisch verjüngende äußere Verriegelungsflächen 77, welche der Krümmung folgen und in dem geschlossenen Zustand der Abfangkeile im wesentlichen durchgehend an der Fangschalenfläche 72 anliegen, um die Abfangkeile auf das Ausüben einer abwärts gerichteten Kraft hin einwärts gegen das Rohr zu verriegeln und um dadurch das Gewicht des Rohres in der üblichen Weise durch den Drehtisch abzustützen.

Alle drei Abfangkeile werden von einem Halteteil 77' getragen, welches mit dem Arm 50 derart verbunden ist, daß es eine Relativdrehbewegung um eine vertikale Achse 78 ausführen kann, wobei diese Gelenkverbindung einen außen-zylindrischen Drehzapfen 79 (Fig. 5) mit einem Kopf 80, der mit dem Teil 77' verschweißt ist, aufweist, dessen zylindrischer Schaft aufwärts durch das Teil 77' hindurchgeführt ist und nach oben über dieses voi— steht und in kreisförmigen Öffnungen 81 und 82 in der oberen

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Wand 55 bzw. der unteren Wand 56 des Arms 50 drehbar gelagert ist. Eine Mutter 83, die auf das obere Ende des Drehzapfens 79 aufgeschraubt ist, wirkt abwärts gegen die obere Wand 55 oder den Arm 50 über eine Unterlagscheibe 84, um den Drehzapfen und die Abfangkeilanordnung durch den Arm abzustützen. Eine Schraubenfeder 85, die um den Drehzapfen 79 herum an einer Stelle innerhalb des hohlen Arms 50 angeordnet ist, hat zwei nach außen gedrehte Arme 86 und 87 (Fig. 11) an ihren entgegengesetzten Enden, die normalerweise an entgegengesetzten Seiten eines von dem Arm 50 vorstehenden Stiftes 88 anliegen, um das Teil 77' und die durch dieses Teil gehalterten Abfangkeile federnd in der Mittellage zu halten, die in den Fig. 4 und 8 dargestellt ist. Der Drehzapfen 79 trägt einen Ring 89 (Fig. 9), welcher gegen Drehung relativ zu dem Zapfen 79 durch eine Stellschraube oder einen Sperrstift 90 festgehalten ist, der sich in einen Schlitz oder eine Öffnung 91 in dem Zapfen 79 erstreckt. An dem Ring 89 ist ein nach oben vorstehender Stift 92 starr befestigt, welcher sich normalerweise in einer Linie mit und an dem Stift 88 befindet und bei einer Drehbewegung des Teils 77' um die Achse 78 relativ zu dem Arm 50 auf das eine oder das andere der Federenden 86 oder 87 einwirkt, um das betreffende Feder ende kreisförmig um die Achse 78 herum relativ zu dem anderen Ende der Feder zu bewegen. Beispielsweise hat in Fig. 11 der Stift 92 das Federende 86 im Gegenuhrzeigersinn relativ zu dem Federende 87 bewegt, so daß die Feder sich der Drehbewegung des Teils 77' aus seiner Mittelstellung in Fig. 4 in seine Stellung in Fig. 11 federnd widersetzt, in welch letzterer die Drehbewegung des Teils 77' und der durch dieses

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gehalterten Abfangkeile durch Anlage einer Schulter 93 eines an dem Teil 77 angebrachten Teils 94 an einer Seitenfläche 95 des Arms 50 begrenzt wird. In gleicher Weise wird die Schwenkbewegung des Teils 77' in der entgegengesetzten Richtung durch Anlage einer Schulter 96 des Teils 94 an der Seitenfläche 95 des Arms 50 begrenzt.

Der mittlere Abfangkeil 61 ist dadurch, daß die Schrauben 66 und 67 durch die Scharnierzapfenlager 68 an den einander gegenüberliegenden Seiten des Abfangkeils 61 und außerdem durch die vertikalen Öffnungen 97 (Fig. 9) in dem Teil 77' hindurchgeführt sind, in fester Lage bezüglich des Tragteils 77' festgehalten.

Die Abfangkeüe 62 und 63 werden zwischen ihren geöffneten und geschlossenen Stellungen von Fig. 8 bzw. 4 kraftbetätigt und sie werden, um das Rohr fest einzuspannen und festzuklemmen_/ in eine Schließrichtung über den Zustand in Fig. 4 hinaus durch eine fluidbetätigte Kolben- und -Zylinderanordnung 98 gedrängt, deren Zylinder 99 en der Stelle 111 an einem Klemmarm 100 angelenkt ist, der an dem Abfangkeil 63 befestigt ist, und deren Kolbenstange 101 , die von dem Kolben 102 aus vorsteht, an der Stelle 112 an einem Klemmarm 103 angelenkt ist, der an dem Abfangkeil 62 befestigt ist. Der Arm 103 kann aus einer unteren, im wesentlichen horizontalen Platte 104, zwei oberen Platten 105 und 106 und einem Zwischenblock 107 gebildet sein, die alle fest miteinander verbunden sind, beispielsweise durch eine Anzahl von Schrauben 114, die durch diese Teile hindurchgeführt sind, wobei diese Teile 104, 106 und 107 in einer Linie angeordnete Öffnungen

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108 enthalten, durch welche der Scharnierzapfen 66 hindurchgefuhrt ist, und wobei die Teile 104, 106 und 107 vertikal zwischen dem Teil 77' und einer nach oben weisenden Fläche 109 eingespannt sind, die an einem Flansch 110 gebildet ist, der seitlich von dem Abfangkeil 62 vorsteht und an diesem angebracht ist. Die Teile 104 und 107 haben Schultern 115, welche sich an einer Seitenfläche 116 an dem oberen Teil des Abfangkeils 62 abstützen, um die Klemmkraft von dem Arm 103 auf diesen Abfangkeil zu übertragen. Darüberhinaus kann der Arm 103 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Schweißen, mit dem Abfangkeil 62 starr verbunden sein, um die Schwenkbewegung in beiden Richtungen von dem Arm auf den Abfangkeil zu übertragen.

Die Gelenkverbindung 112 zwischen der Kolbenstange 101 und dem Klemmarm 103 (der eine vertikale Drehachse 120 hat) kann gebildet werden, indem das Ende der Kolbenstange mit einem rohrförmigen, sich vertikal erstreckenden Teil 117 versehen wird, der zwischen den Platten 104 und 105 aufgenommen und eingeschlossen i st und um einen vertikalen Drehzapfen 118 angeordnet ist, welcher an seinem oberen und seinem unteren Ende in Öffnungen 119 in den Platten 104 und 105 festgehalten ist.

Der andere Klemmarm 100 ist im wesentlichen in der gleichen Weise wie der Arm 103 aufgebaut, mit der Ausnahme, daß der Arm 100 ein Spiegelbild des Arms 103 ist, damit er sich in der richtigen Weise gegen den entgegengesetzt gerichteten seitlichen Abfangkeil 63 legt und mit diesem verbunden werden kann. Die

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Gelenkverbindung 111 zwischen dem Zylinder 99 und dem Arm 10O enthält obere und untere Drehzapfen 121 (Fig. 6) an dem Zylinder, die in Öffnungen gelagert sind, welche in der oberen Platte 105' und der unteren Platte 1 o4' des Arms 100 gebildet sind, die der oberen Platte 105 und der unteren Platte 104 des Arms 1 03 entsprechen.

Das hydraulische Steuersystem von Fig. 12 enthält ein von Hand betätigtes Dreiwegabsperrorgan 120', welches Druckmittel aus einer Haupthydraulikzufuhrpumpe 121 ' empfängt und die Beaufschlagung eines zweiten DreiweghydrauUkabsperrorgans 122 mit Steuerdrücken steuert. Die Pumpe 121' führt dem Absperrorgan 122 über ein Rückschlagventil 123 Druckmittel zu, wobei die Rückleitung 124 von dem Absperrorgan 122 zu einem Sammeltank 125 führt, aus welchem die Pumpe absaugt .

Das Hauptabsperrorgan 122 wird durch Federn 126 in die geschlossene Stellung von Fig. 12 gedruckt, in welcher das Druckmittel aus der Pumpe 121 ' durch das Absperrorgan 122 in die Rückleitung 124 geleitet wird, ohne daß irgendwelches Druckmittel einer der beiden Leitungen 128 und 129 an der Auslaßseite des Absperrorgans 122 zugeführt wird. Wenn das Absperrorgan 120' aus seiner neutralen oder geschlossenen Stellung in eine zweite Stellung verstellt wird, betätigen die somit dem Absperi— organ 122 zugeführten Steuerdrücke dieses Absperrorgan in Abwärtsrichtung in Fig. 12, so daß der obere Abschnitt des Absperrorgans, der schematisch an der Stelle 1 30 dargestellt ist,

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die Leitung 127 mit der Leitung 129 sowie die Leitung 124 mit der Leitung 128 in Verbindung bringt,, Ebenso verstellen in einer entgegengesetzten oder dritten Stellung des Absperrorgans 120' die Steuerdrücke den Körper des Absperrorgans 122 in Aufwärtsrichtung , so daß der untere Abschnitt 1 31 des Absperrorgans die Leitung 127 mit der Leitung 128 sowie die Leitung 124 mit der Leitung 1 29 in Verbindung bringt.

Die Leitung 128 ist über eine Leitung 132 mit dem Kolbenstangenende des Klemmzylinders 99 und über ein Absperrorgan 1 33 mit dem Kolbenstangen ende der Kolben- und -Zylinderanordnung 57 verbunden, welche den den Abfangkeil tragenden Arm zwischen der aktiven und der zurückgezogenen Stellung verschwenkt. Dieses Absperrorgan 1 33 ist so ausgelegt, daß es auf die Bewegung der den Abfangkeil tragenden Vorrichtung in ihre oberste Stellung automatisch anspricht, in welcher die Abfangkeile hoch genug sind und sich vollständig oberhalb der Ebene des Drehtisches und der Fangschal enanordnung befinden, so daß die Abfangkeilanordnung zwischen ihrer aktiven und ihrer inaktiven Stellung sicher horizontal verschwenkt werden kann. Beispielsweise kann das Absperrorgan 133 typischerweise in der in Fig. 2 dargestellten Weise angeordnet sind, damit es durch einen Teil des Wagens 33 C beispielsweise durch eine der Platten 52) betätigbar ist, wenn der Wagen seine oberste Stellung erreicht. Wie in Fig. 12 gezeigt, kann der bewegliche Teil des Absperrorgans 1 33 durch eine Feder nach unten in eine Stellung gedrängt werden, in welcher ein oberer Abschnitt 134 dieses Absperrorgans die Verbindung zwischen zwei Leitungen 135 und 136 absperrt,

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die mit dem Absperrorgan 122 bzw. der Kolben-Zylinder-Anordnung in Verbindung stehen. Wenn das Absperrorgan durch die Ankunft der Abfangkeile in ihrer obersten Stellung in Aufwärtsrichtung verstellt wird, wird ein unterer Abschnitt 137 des Absperrorgans 1 33 wirksam und stellt eine Verbindung zwischen den Leitungen 1 35 und 1 35 her.

Druckmittel zur Betätigung der Spannzy linder anordnung 98 wird dieser Anordnung von der Leitung 129 über ein weiteres automatisches Absperrorgan 1 38 zugeführt, welches durch eine Feder aufwärts in eine Stellung gedrängt wird, in welcher sein unterer Abschnitt 1 39 die Verbindung zwischen zwei Leitungen 140 und 141 absperrt. Nach einer vorbestimmten Zunahme des Druckes in der Leitung 1 40, zugeführt über eine Leitung 142, wird das Absperrorgan nach unten in eine Stellung verstellt, in welcher sein oberer Abschnitt 143 eine Verbindung zwischen den Leitungen 140 und 141 herstellt. Ein Rückschlagventil 144 gestattet eine Strömun von der Leitung 141 zu der. Leitung 140 nach der Betätigung der Kolben—Zylinder-Anordnung 98 zum Lösen der Klemmverbindung.

Zur Beschreibung eines Zyklus der Benutzung der kraftbetäägten Abfangkeil anordnung sei angenommen, daß der Arm 50 am Anfang in seiner inaktiven, mit unterbrochenen Linien dargestellten Stellung von Fig. 3 ist. Wenn die Abfangkeile betätigt werden sollen, um ein Bohrrohr einzuspannen und abzustützen, verstellt die Bedienungsperson das Absperrorgan 120' aus seiner neutralen Stellung in eine zweite Stellung, um entsprechend das vorgesteuerte Absperrorgan 122 in eine Stellung zu bewegen, in welcher sein oberer

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Abschnitt 1 30 Druckmittel der Leitung 129 und über diese Leitung dem Schwenkzylinder 57 zufuhrt, um dadurch den Zylinder zu veranlassen, die Schwenkbewegung des Arms 50 und der durch ihn gehalterten Abfangkeile aus ihren in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien dargestellten Stellung nach innen in die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellungen zu beginnen. Gleichzeitig wird Druck über die Leitung 140 dem Absperrorgan 138 zugeführt. Dieser Druck reicht aber nicht aus, um das Absperrorgan entgegen der Kraft seiner eingestellten Feder weit genug nach abwärts zu verstellen, um das Druckmittel dem Zylinder 98 zuzuleiten. Wenn die Abfangkeile eine Stellung erreichen, in welcher der mittlere Abfangkeil 61 sich gegen das Rohr legt, verhindert diese Anlage eine weitere Bewegung des Abfangkeils 61 und des Arms 50 und ruft dadurch eine Druckzunahme in dem Schwenkzylinder 57 hervor, welche über die Leitungen 140 und 142 dem oberen Ende des Absperrorgans 1 38 zugeführt wird und dasselbe in eine Stellung nach unten verstellt, in welcher sein oberer Abschnitt 143 das Druckmittel von der Leitung 140 zu dem unteren Ende des Klemmzylinders 98 leitet. Dieser Druck veranlaßt die Klemmzylinderanordnung 98, die Kolbenstange 101 dieser Anordnung relativ zu dem Zylinder 99 nach außen und dadurch die Klemmabfangkeüe 62 und 63 aufeinander zu und gegen das Rohr in die Klemmstellung von Fig. 4 zu drücken, in welcher die drei Abfangkeile das Rohr mit einer Reibungskraft fest einspannen, durch die die Abfangkeile gegen eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung relativ zu dem Rohr verriegelt werden. Die Bedienungsperson betätigt dann die Hebe— und Absenkvorrichtung des Bohrgestells, um das Bohrrohr

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weit genug abzusenken, damit die drei Abfangkeile an der Fangschalenfläche 72 in Anlage gebracht werden, so daß das Gewicht des Rohres anschließend in herkömmlicher Weise durch die Abfangkeile abgestützt werden kann. Wenn die Abfangkeile gelöst werden sollen, wird die Bohrgestellvorrichtung betätigt, um das Bohrrohr und die an ihm befestigten Abfangkeile nach oben aus der Fangschale herauszuheben, und die Absperrorgane 120' und 122 werden in umgekehrte Stellungen verstellt, in welchen der Druck den Kolbenstangenenden des Klemmzylinders 98 und des Schwenkzylinder 57 zugeführt wird, um die Klemmverbindung zwischen den Abfangkeilen und dem Rohr zu lösen und um die Abfangkeile und den sie tragenden Arm seitlich in ihre zurückgezogenen Stellungen zu verschwenken. Das Gegengewicht 40 sichert eine vollständige Zurückführung der Abfangkeile in ihre obersten Stellungen, sobald die Klemmverbindung an dem Rohr gelöst ist, und das Absperrorgan 1 33 verhindert, daß der Betätigungsdruck dem Schwenkzylinder 57 zugeführt wird, bis die Abfangkeile in ihren obersten Stellungen und hoch genug sind, um seitlich bewegt werden zu können, ohne irgendeinen Teil des Drehtisches oder die durch ihn abgestützten Teile zu berühren. Während der Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung 98 zum Lösen der Klemmverbindung der Abfangkeile wird das Druckmittel über das Rückschlagventil 144 und das Absperrorgan 138 herumgeführt.

Wenn während der Schwenkbewegung der Abfangkeile aus ihren zurückgezogenen Stellungen in ihre aktiven Stellungen das Bohl— rohr sich mit Bezug auf die Achse des Bohrloches und der

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Fangschale außerhalb der Mitte befindet, wie in Fig. 11 gezeigt, legt sich eine der divergierenden Verriegelungsflächen 145 der beiden Klemmabfangkeile 62 und 63 gegen das Rohr, so daß die gesamte Abfangkeil anordnung um die Achse 78 relativ zu denn Teil 77 und dem Arm 50 weit genug gedreht wird, damit das Rohr in die Abfangkeil anordnung zwischen den Flächen 145 der Abfangkeile eingeführt werden kann. Wegen der Art und Weise, in welcher der Ktemmzy linder 98 mit den Abfangkeilen 62 und 63 verbunden ist, kann er außerdem mit diesen Abfangkeilen um die Achse 78 schwenken und seine Klemmwirkung wirksam ausüben, obwohl das Bohrrohr gegenüber der Hauptbohrlochachse versetzt ist.

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Claims

Patentansprüche :

1 . Bohrvorrichtung mit einer Tragkonstruktion, welche eine Abfangkeil anordnung derart haltert, daß diese zwischen einer aktiven Stellung um ein Bohrrohr und einer seitlich zurückgezogenen Stellung beweglich ist und in der aktiven Stellung eine Vertikalbewegung ausführen kann, wobei die Anordnung mehrere Abfangkeile enthält, die zur Öffnungs- und Schließbewegung miteinander verbunden sind und äußere sich verjüngende Verriegelungsflächen haben, die in Anlage an einer sich verjüngenden Fangschale bringbar sind, wenn die Abfangkeile in einer vorbestimmten unteren Rohrabstützebene sind, gekennzeichnet durch kraftbetätigte Einrichtungen zum Festklemmen der Abfangkeile an dem Rohr, während sie sich in einer oberen Ebene befinden, die höher ist als die Rohrabstützebene, und mit einer Kraft, durch welche die Abfangkeile an dem Rohr für eine Vertikal bewegung mit demselben kraftschlüssig verriegelt werden, und durch Einrichtungen, welche nicht über das Rohr wirken, um die Abfangkeile angehoben in der oberen Ebene zu halten, während sie sich in der aktiven Stellung um das Rohr befinden und zwischen entspannten und gespannten Stellungen betätigt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Einrichtungen die Abfangkeile nachgiebig aufwärts zu der oberen Ebene drängen und sich einer Abwärtsbewegung der Abfangkeile zu der Rohr abstützebene nachgiebig widersetzen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannten Einrichtungen Entlastungsmittel sind, welche die Abfangkeile aufwärts zu der oberen Ebene drängen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion eine Tragsäule enthält, an welcher ein Wagen derart angebracht ist, daß er eine Aurwärts- und Abwärtsbewegung relativ zu der Säule ausführen kann, und daß die Abfangkeil an Ordnung an dem Wagen angebracht ist und sich mit diesem aufwärts und abwärts bewegen und eine Horizontalbewegung relativ zu dem Wagen zwischen der aktiven und der zurückgezogenen Stellung ausführen kann.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn-r zeichnet .durch eine zusätzliche kraftbetätigte Einrichtung zum horizontalen Bewegen der Abfangkeilanordnung zwischen der aktiven und der zurückgezogenen Stellung.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangkeil anordnung mehrere Gelenke aufweist, welche aufeinanderfolgende Abfangkeile gelenkig mitteinander verbinden, damit diese Relativschwenkbewegungen um im wesentlichen vertikale Achsen zum Einspannen und Lösen des Bohrrohres ausführen können.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangkeile einen mittleren Abfangkeil

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und zwai Klemmkeile enthalten, die an einander gegenüberliegenden Seiten des mittleren Abfangkeils angelenkt sind, und daß die kraftbetätigte Einrichtung eine Kolben-Zylinder-Anordnung enthält, die in entgegengesetzten Richtungen auf die beiden seitlichen Abfangkeile einwirkt, um sie mit Kraft an dem Rohr festzuklemmen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ei η Teil, welches die Abfangkeilanordnung trägt und zu dem Rohr hin— und von dem Rohr wegbewegbar ist, um die Anordnung zwischen der aktiven und der zurückgezogenen Stellung zu verstellen, und durch eine Verbindung, mittels welcher die Anordnung an dem Teil derart montiert ist, daß es eine begrenzte Drehbewegung ausführen kann, um sich an dem Rohr anzulegen und das Rohr zu umschließen, obwohl es gegenüber einer vorbestimmten normalen Achse des Bohrloches leicht versetzt sein kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche die Abfangkeilanordnung nachgiebig in eine vorbestimmte Mittellage innerhalb ihre Bereiches der Drehbewegung relativ zu dem Teil drängen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Arm, der die Anordnung trägt und an der Tragkonstruktion derart montiert ist, daß er eine horizontale Schwenkbewegung ausführen kann, um die Anordnung zwischen einer aktiven und einer zurückgezogenen

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Stellung für eine relative Vertikalbewegung zu bewegen.
11 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangkeüe einen ersten Abfangkeil und zwei zusätzliche Abfangkeile enthalten, die an entgegengesetzten Seiten desselben angelenkt sind und eine Öffnung bilden, durch welche das Rohr nach der Bewegung der Anordnung zwischen der aktiven und der zurückgezogenen Stellung hindurchgeführt ist, daß die kraftbetätigten Einrichtungen eine Kolben-Zylinder-Anordnung enthalten, die mit den beiden zusätzlichen Abfangkeilen verbunden ist, um sie in entgegengesetzten Richtungen zu betätigen, damit das Rohr festgespannt und gelöst wird, daß ein Teil vorgesehen ist, welches die Abfangkeil anordnung zwischen der aktiven und der zurückgezogenen Stellung trägt, daß eine Gelenkverbindung zwischen dem Teil und dem ersten Abfangkeil den ersten Abfangkeil und die beiden zusätzlichen Abfangkeile derart haltert, daß sie relativ zu dem Teil innerhalb eines vorbestimmten begrenzten Bewegungsbereiches und nach entgegengesetzten Seiten bezüglich einer vorbestimmten Mittellage eine Schwenkbewegung ausführen können, daß Federmittel den ersten Abfangkeil federnd in die Mittellage drängen und daß Anschl ag vorrichtungen die Schwenkbewegung des ersten Abfangkeüs an den Enden des Bewegungsbereiches begrenzen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 11, gekennzeichnet durch eine zusätzliche kraftbetätigte Einrichtung zum Bewegen der Anordnung seitlich zwischen der aktiven und

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der gelösten Stellung und durch eine automatische Steuereinrichtung zur Verhinderung einer Bewegung der Anordnung zwischen der aktiven und der gelösten Stellung durch die zusätzliche kraftbetätigte Einrichtung, wenn sich die Anordnung nicht in der oberen Höhe befindet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine automatische Steuereinrichtung, die auf die Ankunft der Abfangkeil anordnung in im wesentlichen der aktiven Stellung anspricht, um automatisch zu veranlassen, daß die erstgenannte kraftbetätigte Einrichtung die Abfangkeile in die Spannstellung bewegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftbetätigten Einrichtungen eine erste fluidbetätigte Vorrichtung zur Verstellung der Abfangkeile zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung enthalten, daß eine zweite fluidbetätigte Vorrichtung zum Verstellen der Abfangkeilanordnung zwischen der zurückgezogenen und der aktiven Stellung vorgesehen ist und daß eine automatische Steuereinrichtung auf eine Zunahme des Fluiddrucks in der fluidbetätigten Vorrichtung, die sich aus der Anlage der Abfangkeilanordnung an einem Rohr ergibt, anspricht und der ersten fluidbetätigten Vorrichtung automatisch unter Druck stehendes Fluid zuführt, damit die Abfangkeile in ihre Spannstellung bewegt werden.

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15. Verfahren zum Einstellen einer Abfangkeilanordnung, welche Abfangkeüe enthält, die äußere, sich verjüngende Verriegelungsflächen und innere Flächen mit Rohr einspannkanten haben, welche an einer sich verjüngenden Schale bzw. an einer äußeren zylindrischen Fläche eines Bohrrohres in Anlage bringbar sind, um das Rohr in einer vorbestimmten unteren Stellung der Abfangkeile abzustützen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Festspannen der Spannkanten der Innenflächen der Abfangkeile in Einwärtsrichtung an der zylindrischen Außenfläche des Rohres, während die Abfangkeile in einer oberen Stellung gehalten werden, die sich im Abstand oberhalb der Rohrabstützstellung befindet, durch eine Kraft, die nicht durch die Fangschale ausgeübt wird, dann Abwärtsbewegen des Rohres und dadurch Abwärtsbewegen der Abfangkeile aus der oberen Stellung in die untere Rohrabstützstellung durch eine Kraft, die von der äußeren zylindrischen Fläche des Rohres auf die Spannkanten der Abfangkeile übertragen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfangkeile durch Aufwärtsbewegung des Rohres nach oben in die obere Stellung zurückgebracht werden, während die Abfangkeile an dem Rohr festgespannt bleiben, und durch eine Kraft, die auf die Abfangkeile durch die zylindrische Oberfläche des Rohres übertragen wird.

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