DE2618877A1

DE2618877A1 - Vorrichtung zum kontern und brechen der gewindeverbindungen zwischen rohrkoerpern von rohr- und bohrstraengen sowie bohrwerkzeugen fuer tiefbohrungen

Info

Publication number: DE2618877A1
Application number: DE19762618877
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Ing Juergens; Alfred Ostertag
Original assignee: Christensen Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2349724A1; GB1522778A; DE2618877C3; DE2618877B2; FR2349724B1; CA1051861A

Description

PATENTANWALr =

DIPL.-ING. DR. (UR. _n DIPL-1N3. 2 Ö I O O / /

VOLKER BUSSE * DIETRICH BUSSE

45 Osnabrück , 28. April 1976 moserstrasse 20/24. L/Ri

Christensen, Inc.

2552 South 327Q West Street

Salt Lake City, Utah 84119, USA

Vorrichtung zum Kontern und Brechen der Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern von Rohr- und Bohrsträngen sowie Bohrwerkzeugen für Tiefbohrungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kontern und Brechen der Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern' von Rohr- und Bohrsträngen sowie Bohrwerkzeugen für Tiefbohrungen, bestehend aus einem drehbaren und einem verdrehfesten, gemeinsam eine Vorrichtungshauptachse definierenden, sich jeweils an einem gemeinsamen Träger abstützenden, druckmittelbetätigten Spannfutter zur Aufnahme je eines von zwei Rohrkörpern mit einander zugewandten endseitigen Gewindebereichen und einem druckmittelbetätigten Drehmomenterzeuger für ein Drehen des drehbaren Spannfutters gegenüber dem verdrehfesten Spannfutter während deren Spanneingriff3 mit den Rohrkörpern.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, die zum Kontern und Brechen der Gewindeverbindungen auf Bohrtürmen etc. zur

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Erstellung von Tiefbohrungen Anwendung findet, sind die beiden druckmittelbetätigten und eine mit der vertikalen Rohrstrangachse zusammenfallende Vorrichtungshauptachse definierenden Spannfutter von zur Aufnahme der Rohrkörper auseinanderklappbaren und diese im zusammengeklappten Zustand umfassenden Zangen gebildet, die am Ende eines Kragarmes mit geringem, unveränderlichem gegenseitigem Abstand festgelegt sind. Die zangenartigen Spannfutter einer solchen Vorrichtung sind nur für einen geringen Durchmesserbereich von Rohrkörpern verwendbar und im aufbringbaren Drehmoment begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die insbesondere in Wartungs- und Reparaturstätten als vom Bohrort unabhängige Arbeitseinheit einsetzbar ist, Gewindeverbindungen von Rohrkörpern aller in Betracht kommenden Durchmesser kontern und brechen kann und es ermöglicht, neben der Wahl der Angriffspunkte der Spannfutter an den Rohrkörpern diese unter Verbleib in der Vorrichtung unmittelbar zu inspizieren und zu warten.

Diese Aufgabe findet nach der Erfindung ihre Lösung dadurch, daß das drehbare Spannfutter in einem ortsfest an einem Ende eines Vorrichtungsgestells abgestützten Lagerbock gelagert, da3^!verdrehfeste Spannfutter an einem auf den orts-

festen Lagerbock zu und von diesem hinweg parallel verschiebliehen, längs des Vorrichtungsge3tells geführten Stützbock angeordnet und das Vorrichtungsgestell von einem langgestreckten,

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parallel zur Vorrichtungshauptachse ausgerichteten und dem Stützbock seine Bewegungsbahn vorgebenden verwindung3steifen Widerlagerbalken gebildet ist.

Bei dieser Ausgestaltung kann der das verdrehfeste Spannfutter enthaltende verschiebliche Stützbock in bezug auf den am Ende des Vorrichtungsgestells ortsfest abgestützten und das drehbare Spannfutter enthaltenden Lagerbock jeweils in eine Stellung gebracht werden, die für ein Brechen oder Kontern der Gewindeverbindungen von Rohrkörpern od.dgl. optimal gewählt werden kann. Ferner erlaubt diese Ausgestaltung ein völliges Losschrauben nach Lösen des Spanneingriffs des drehbaren Spannfutters mit dem von ihm aufgenommenen Rohrkörper und eine vom ortsfesten Lagerbock hinweg gerichtete Verschiebung des Stützbocke3 mitsamt dem von ihm aufgenommenen und gehaltenen Rohrkörper, so daß zwischen den endseitigen Gewindebereichen der beiden Rohrkörper auf diese Weise ein Abstand geschaffen werden kann, der eine unmittelbare Wartung der beiden Rohrkörper, z.B. der freigelegten Gewindebereiche oder der von diesen umschlossenen Teile unter Verbleib in der Vorrichtung ermöglicht. Zum Verschrauben von Rohrkörpern und Kontern deren Gewindeverbindung kann der Stützbock entsprechend in Richtung auf den ortsfesten Lagerbock zu verschoben werden, um einen anfänglichen Gewindeeingriff zwischen den beiden Rohrkörpern herbeizuführen und ein Verschrauben z.B. von Hand durch Drehen an dem außer Spanneingriff mit dem drehbaren Spannfutter gehaltenen Rohrkörper zu ermöglichen, wonach dann nach Herstellen

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des Spanneingriffs des drehbaren Spannfutters mit dem dieses durchsetzenden Rohrkörper das Kontern durch Betätigung des Drehmomenterzeugers erfolgen kann. Der das Vorrichtungsgestell bildende verwindungS3teife Widerlagerbalken, der dem Stützbock seine Bewegungsbahn, z.B. in einer Länge von etwa 3 m, vorgibt, gewährleistet bei Betätigung des Drehmomenterzeugers sowohl zum Brechen als auch zum Kontern einer Gewindeverbindung im Verein mit dem Stützbock und dem Lagerbock, daß die Rohrkörper frei von Quer- und Verwindungskräften bleiben, wobei ferne: nach außen wirkende resultierende Kräfte vermieden sind. Die Spannfutter können hierbei ohne weiteres als den gesamten Durchmesserbereich von bei der Errichtung von Tiefbohrungen zum Einsatz kommenden Rohrkörpern und Gestängeteilen erfassend ausgelegt sein.

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Zahlreiche weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Au3fUhrungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 2 in Richtung des Pfeils III,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Stützbockes,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Spanneinheit der Spannfutter,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Darstellung einer der Führungs- und Tragrollen des Stützbockes, und

Fig. 8 einen Hydraulik-Schaltplan zum Betrieb der Vorrichtung nach der Erfindung.

Wie sich zunächst aus der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 ergibt, umfaßt die Vorrichtung zum Kontern und Brechen der Gewindeverbindung zwischen zwei Rohrkörpern 1 und 2 einen verwindungssteifen .Widerlagerbalken 3, der als Hohlprofilkörper rechteckigen Querschnitts ausgebildet und mittels endseitiger

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Stützen 4 im Abstand über einer Tragfläche angeordnet ist, die bei der dargestellten bevorzugten horizontalen Aufstellung der Vorrichtung auf dem Boden von der Bodenfläche gebildet ist. Statt dessen ist grundsätzlich auch eine vertikale Anordnung der Vorrichtung möglich, wobei an die Stelle der Stützen 4 Konsolen oder dgl. Befestigungsglieder zur Befestigung der Vorrichtung an einer senkrechten Wandfläche treten, die sodann ihrerseits eine Tragfläche bildet, vor der der Widerlagerbalken mit Abstand angeordnet ist. In beiden Fällen kann eine Schwenkbarkeit der Vorrichtung um eine Längsachse vorgesehen sein, um die Vorrichtung in einen Arbeitsbereich einführen oder aus diesem herausbewegen zu können.

Bei 5 ist schematisch ein im Bereich einer Durchgangsöffnung 6 für den Rohrkörper 1 ein verdrehfestes Spannfutter enthaltender Stützbock dargestellt, der in seinem unteren Bereich eine den Widerlagerbalken 3 aufnehmende und an dessen Außenumfang mit engem Bewegungsspiel angepaßte rechteckige Durchgangsöffnung 7 aufweist. Der Stützbock 5 ist entlang dem z.B. eine Länge von etwa 3 m aufweisenden Widerlagerbalken 3 auf ein dem Stützbock gegenüberliegend in einem Endbereich des Widerlagerbalkens 3 in bezug auf eine Translationsbewegung ortsfestes, jedoch drehbares, lediglich durch einen Ringkörper 8 versinnbildlichtes Spannfutter 9 zu und von diesem hinweg verschieblieh.

Für ein Drehen des drehbaren Spannfutters 9 gegenüber dem verdrehfesten Spannfutter des Stützbocks 5, die gemeinsam eine Vorrichtungshauptachse 10 definieren, mit der die Achsen der Rohrkörper 1 und 2 im in die Vorrichtung eingespannten Zustand zusammenfallen, ist ein Drehmomenterzeuger 11 vorgesehen. Der

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Drehmomenterzeuger 11 ist von einem Paar diametral zur Vorrichtungshauptachse IQ angeordneter, jeweils mittels eines Druckmittels gleichsinnig betätigbarer doppeltwirkender Drehantriebszylinder 12 gebildet, die gemäß der Darstellung in Fig. 1 am Widerlagerbalken 3 gelenkig abgestützt sind, während ihre Kolbenstangen 13 gelenkig am Ringkörper 8 des Spannfutters 9 abgestützt sind.

In Fig. 1 sind die Drehantriebszylinder 12 des Drehmomenterzeugers 11 in einer Stellung für ein Brechen der gestrichelt bei 14 angedeuteten, z.B. konischen Gewindeverbindung zwischen den Rohrkörpern 1 und 2 dargestellt, in der durch das Druckmittel wegen des erhöhten Kraftbedarfs beim Brechen die volle Kolbenfläche der Drehantriebszylinder 12 beaufschlagt wird, während zum Kontern der Gewindeverbindung 14 nach Umsteuern der Drehantriebszylinder 12 die um den Kolbenstangendurchmesser verringerte Kolbenfläche bei gleichen Druckwerten des Druckmittels ausreicht. Die Betätigung des Drehmomenterzeugers 11 zum Kontern oder Brechen einer Gewindeverbindung erfolgt bei in Spanneingriff mit den Rohrkörpern 1,2 befindlichen Spannfuttern, wobei sich der Stützbock 5 zu seiner festen Abstützung am Widerlagerbalken mit den Rändern seiner Durchgangsöffnung an den Widerlagerbalken 3 anlegt und durch die gleichsinnige Drehung des Ringkörpers 8 des Spannfutters 9 das Auftreten von Querkräften oder sonstigen nach außen wirkenden resultierenden Kräften, die zu einer Verwindung der Rohrkörper 1,2 führen könnten, vermieden sind, wie es insgesamt durch die in Fig, I

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eingetragenen Kraftpfeile veranschaulicht ist. Hierdurch ist auch eine Verankerung des Widerlagerbalkens 3 im Boden entbehrlich.

In Fig. h ist eine Au3führungsform des Stützbockes 5 als geschweißte Stahlblech-Rahmenkonstruktion dargestellt. Hiernach umfaßt der Stützbock 5 eine die Durchgangsöffnung 6 für Rohrkörper enthaltende Stützwange 15, mit der ein Ringkörper 16 fest verbunden ist, der einen Bestandteil des als Ganzes mit 17 bezeichneten verdrehfesten Spannfutters des Stützbockes 5 bildet und eine Durchgangsöffnung 18 aufweist, die mit der Durchgangsöffnung 6 fluchtet und wie diese koaxial zur Vorrichtungshauptachse 10 angeordnet ist. Der Ringkörper 16 ist an seiner Unterseite durch ein senkrechtes Knotenblech 19 abgestützt, das seinerseits an einem von vier parallel zur Vorrichtungshauptachse 10 verlaufenden U-profilförmigen Streben abgestützt ist, die ein rechteckiges Rahmenteil 21 mit der Stützwange 15 verbinden. Der den Widerlagerbalken 3 aufnehmenden Durchgangsöffnung 7 in der Stützwange 15 entspricht eine ihrerseits den Widerlagerbalken-3 aufnehmende Durchgangsöffnung im Rahmenteil 21.

Gegenüber dem Widerlagerbalken 3 ist der Stützbock 5 über Pührungs und Tragrollen abgestützt, von denen in Fig. 4 am Rahmenteil 21 eine obere Pührungs- und Tragrolle 22 mit horizontaler Drehachse und eine seitliche Führungs- und Tragrolle 23 mit vertikaler Achse dargestellt sind. Bei 23a sind die Befestigungsstellen für eine weitere Pührungs- und Tragrolle entsprechend der

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Rolle 23 dargestellt. Weitere Führungs- und Tragrollen 22,23 sind an der Stützwange 15 an deren dem drehbaren Spannfutter zugewandten Seite befestigt (Fig. 2). Die Rollen 22 stehen mit der Oberfläche 24 und die Rollen 23 mit den Seitenflächen des Widerlagerbalkens 3 für ein Verschieben des Stützbockes in Rolleingriff, während sie bei überschreiten einer Belastungsgrenze, d.h. bei Betätigung des Drehmomenterzeugers 11 zum Kontern oder Brechen einer Gewindeverbindung, für ein unmittelbares Anlegen von Randbereichen der DurchgangsÖffnung 7 im Stützbock 5 am Wideriagerbalken 3 ausschwenkbar sind, wie anhand der Fig. 7 noch im einzelnen erläutert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Ringkörper des verdrehfesten Spannfutters 17 von einer Ringscheibe 26 und dem dieser gegenüberliegenden ringförmigen Bereich der Stützwange 15 gebildet, wobei sich zwischen diesen Segmente erstrecken, die zwischen sich radiale Durchgangsöffnungen 28 zur Aufnahme und Festlegung von druckmittelbetätigten Spanneinheiten 29 (Fig. 2) des Spannfutters 17 aufweisen. Hierbei sind eine Mehrzahl, vorzugsweise sechs Spanneinheiten 29 vorgesehen, die gleichmäßig um die Vorrichtungshauptachse 10 herum verteilt sind.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ein das gegenüber dem verdrehfesten Spannfutter 17 drehbare Spannfutter 9 lagernder Lagerbock 30 ersichtlich, der zwei mit Abstand .

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zueinander angeordnete, parallele Stüfczwangen 31 und 32 aufweist, die zwischen sich das drehbare Spannfutter 9 lagern und je eine mit diesem fluchtende, zur Vorrichtungshauptachse 10 koaxiale Durchgangsöffnung 33 für in den Fig. 2 und 3 strichpunktiert angedeutete Rohrkörper besitzen. Die beiden Stützwangen 31,32 sind am Ende des Widerlagerbalkens 3 befestigt, so daß der Stützbock 30 ortsfest angeordnet ist. Während der Ringkörper 16 des verdrehfesten Spannfutters 17 an der Stützwange 15 des Stützbockes 5 festgelegt ist, umfaßt das drehbare Spannfutter 9 einen Ringkörper 34, der an den beiden Stützwangen 31,32 des Lagerbocks 30 schwenkbar gelagert ist. Hierzu besitzt der Ringkörper 34 zwei zwischen sich die anhand der Pig. 4 beschriebenen Segmente 27 enthaltende Ringscheiben 35, die mit Führungsstücken 36 versehen sind, welche den Ringkörper 34 in axialer Richtung festlegen und für eine Schwenkbewegung um die Vorrichtungshauptachse 10 in den Stützwangen 31,32 führen. Da3 drehbare Spannfutter 9 umfaßt im übrigen wie das verdrehfeste Spannfutter 17 sechs, gleichmäßig um die Vorrichtungshauptachse 10 herum verteilte Spanneinheiten 29♦, die in gleicher Weise wie die Spanneinheiten 29 ausgebildet und in gleicher Weise, wie diese in den Ringkörper 16, in ihren. Ringkörper 34 eingesetzt sind, aus welchem Grunde diese Anordnung im einzelnen lediglich anhand des Spannfutters 17 in Verbindung mit den Fig. 4,5 und 6 im folgenden beschrieben wird.

Jede Spanneinheit 29,29' umfaßt einen doppeltwirkenden Spannzylinder 37, der in einem außerhalb des Ringkörpers 16 gelegenen

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JWWBTT

Außenbereich 42 einen Spannkolben 38 führt sowie die Druckmittelräume beidseitig des Kolbens 38 umschließt. In seinem zwischen den Segmenten 27 in den Ringkörper l6 eingreifenden Innenbereich bildet der Spannzylinder 37 eine verdrehfeste Führung 39 für eine am inneren Ende der Kolbenstange 40 befestigte Spannbacke 41. Während der Außenbereich 42 des Spannzylinders 37 zylindrisch ausgebildet ist, besitzt hierbei der die Führung 39 bildende Innenbereich einen rechteckigen Querschnitt entsprechend der radialen Durchgangsöffnung 28 zwischen den Segmenten 27 des Ringkörpers 16. Die Segmente 27 sind von axialen Seitenblechen 43, die zur Ausbildung der radialen Durchgangsöffnungen 28 gegeneinander schräggestellt sind, und von äußeren ümfangsblechen 44 gebildet, die mit den Seitenblechen 43 verschweißt sind. Die Seitenbleche 43 sind ihrerseits mit dem Ringkörper 16 verschraubt und an der Stützwange 15 festgelegt.

Die Festlegung des Spannzylinders 37 in seiner radialen Durchgangs öffnung 28 erfolgt durch Keile 44', die in die Seitenbleche 43 und in die Führung 39 des Spannzylinders 37 eingreifen. Die Keile 44' sind stirnseitig durch Verschraubungen 45 in im Ringkörper 16 bzw. der Stützwange 15 belassenen Durchgangsöffnungen 46 gesichert, so daß nach Lösen der Verschraubungen 45 und Ziehen der Keile 44' der jeweilige Spannzylinder 37 in kürzester Zeit ausgewechselt werden kann. Das mit dem jeweiligen Rohrkörper in Eingriff bringbare freie innere Ende der Spannbacke 4l X3t mit einer auswechselbaren Klemmeingriffsleiste 47 versehen, deren Eingriffsfläche geriffelt und deren Kugelrast-Befestigung

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an der Spannbacke 4l bei 48 veranschaulicht ist.

Für eine Zentrierung der in die Vorrichtung einzuspannenden Rohrkörper ist dem Stützbock 5 und dem Lagerbock 30 an ihren einander abgewandten Stirnseiten je ein verstellbares Zentrierauflager 4g zugeordnet. Die Zentrierauflager 49 bestehen jeweils aus einem Paar in einer Querebene symmetrisch zur Vorrichtungshauptachse 10 in einem Rahmen 50 nebeneinander gelagerter Auflagerrollen 51 und sind mittels einer Stellvorrichtung 52 quer zur Vorriehtungshauptachse 10 höhenverstellbar am Stützbock 5 bzw. Lagerbock 30 abgestützt. Ferner ist zwischen dem Stützbock 5 und den Lagerbock 30 ein längs des Widerlagerbalkens 3 verschiebbares Zwischenauflager 53 für Rohrkörper vorgesehen, das seinerseits von zwei Rollen entsprechend den Auflagerollen 51 gebildet sein kann und mittels einer geeigneten Stelleinrichtung höhenverstellbar am Widerlagerbalken 3 abgestützt ist.

Der Lagerbock 30 ist ferner mit einem gegen einen ihn durchquerenden Rohrkörper einrückbaren Schnellschraubwerkzeug 54 versehen, das zum schnellen Losschrauben einer gebrochenen Gewindeverbindung bzw. zum schnellen Einschrauben vor dem Kontern der Gewindeverbindung dient. Das Schnellschraubwerkzeug 54 umfaßt eine von einem druckmittelbetätigten Motor 55 mit verhältnismäßig hoher Drehzahl antreibbare Rolle 56 mit einer aufgerauhten, z.B. geriffelten, Lauffläche für einen Eingriff mit dem Außenumfang eines Rohrkörpers. Die Rolle 56 ist in einem

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Rahmen 57 drehbar gelagert, der seinerseits bei 58 schwenkbar an der Stützwange 32 des Lagerbocks 30 befestigt ist. Mit dem von der Rolle 56 abgewandten Ende des Rahmens 57 ist das Ende der Kolbenstange eines druckmittelbetätigten Stellzylinders 59 gelenkig verbunden, dar seinerseits mit der Stützwange 32 gelenkig verbunden ist. Mittels des doppeltwirkend ausgebildeten Stellzylinders 59 ist die Rolle 56 des Schnellschraubwerkzeugs aus der in den Fig. 2 und 3 veranschaulichten Ruhestellung in eine Eingriffsstellung mit dem strichpunktiert angedeuteten Rohrkörper und in die Ruhestellung zurück verschwenkbar. In der Eingriffsstellung des Schnellschraubwerkzeugs 56 mit dem Rohrkörper befindet sich das drehbare Spannfutter 9 außer Eingriff mit dem Rohrkörper, während der Spanneingriff des verdrehfesten Spannfutters 17 mit dem Rohrkörper aufrechterhalten wird.

Der Drehmomenterzeuger 11 ist bei dem in den Fig. 2 und 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel von einem Paar diametral zur Vorrichtungshauptachse 10 angeordneter, jeweils mittels eines Druckmittels gleichsinnig betätigbarer doppeltwirkender Drehantriebszylinder 60 gebildet, deren Kolbenstangen 6l gelenkig an der Stützwange 32 des Lagerbocks 30 angreifen und deren Zylinder 62 gelenkig zwischen Laschen 63 abgestützt sind, die fest mit Ansätzen 64 des Ringkörpers J>h verbunden sind. Die Drehantriebszylinder 60 sind hierbei analog den anhand der Fig. 1 beschriebenen Drehantriebszylindern 12 derart angeordnet, daß sie bei Druckmittelbeauf3chlagung

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für ein Ausfahren ihrer Kolbenstangen 6l dem im Spannfutter des Lagerbocks 30 eingespannten Rohrkörper eine Drehbewegung im Sinne eines Brechens der Gewindeverbindung erteilen. In Fig. 3 sind dia Drehantriebszylinder 60 in vollen Linien in ihrer Ausgangsstellung für ein Kontern einer Gewindeverbindung unter Beaufschlagung der Differenzkolbenfläche und in strichpunktierten Umrißlinien in ihrer Ausgangsstellung für ein Brechen einer Gewindeverbindung unter Beaufschlagung der vollen Kolbenfläche dargestellt.

Pig. 7 zeigt eine der Führungs- und Tragrollen 22 in gegenüber Pig. 2 vergrößertem Maßstab in einer Stellung für ein Verschieben des Stützbockes 5 von Hand. Die Rolle 22 ist in Wangen 65 drehbar gelagert, die bei 66 schwenkbar mit einem an der Stützwange 15 befestigten Halter 67 verbunden sind. Die Wangen 65 tragen ein Federgehäuse 68, das Tellerfedern enthält, die mittels eines Druckstücks 70 über eine auf einen Bolzen 71 geschraubte Kontermutter 72 zur Ausübung eines regulierbaren Druckes komprimiert sind, der ausreicht, die Randbereiche der Durchgangsöffnung 7 gegenüber der über eine Anschlagmutter 73 an der Stützwange 15 abgestützten Rolle anzuheben, wie es für ein Verschieben des Stützbockes 5 erforderlich ist. Bei Betätigung des Drehmomenterzeugers wird jedoch der Druck der Tellerfedern 69 überwunden, was zu einem Anlegen der Randbereiche der Durchgangsöffnung 7 an den Widerlagerbalken 3 bzw. einem entsprechenden Ausschwenken der Rolle 22 um die Achse 66 führt. Bei einer Verschiebung des Stützbockes 5 mittels zwischen diesem und dem Lagerbock 30

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gespannter doppeltwirkender Druckmittelzylinder können die Rollen 22 und 23 entfallen.

In Fig. 8 ist ein Hydraulik-Schaltplan zum Betrieb der Vorrichtung veranschaulicht. Bei 74 ist eine zweistufige Druckmittelpumpe als Druckmittelquelle veranschaulicht, welche einen ^derdruckteil 75 und einen zu- und abschaltbaren Hochdruckteil 76 aufweist. Der Hochdruckteil 76 wird während des eigentlichen Konter- bzw. Brechvorgangs über einen automatischen Umschalter 77 mit überdruckventil zu- und dann wieder abgeschaltet. Bei 78 ist die Hauptzulaufleitung und bei 79 die Hauptrücklaufleitung dargestellt, von denen entsprechende Zulaufleitungen 80 und Rücklaufleitungen 81 zu den Spannfuttern 9 und 17, dem Drehmomenterzeuger 11 und dem Sch rs el !schraub werkzeug 54 hin- bzw. zurücklaufen. Zwischen den Zulaufleitungen 78,80 und Rücklaufleitungen 79,8l sind Umschaltventile 82 zur Umkehrung der Beaufschlagung vorgesehen. Bei 84 ist ein Stell- und Überdruckventil dargestellt, das eine Regulierung des Druckes für das jeweils zum Brechen bzw. Kontern aufzubringende Drehmoment ermöglicht. Ferner sind zur Sicherung der Anlage fest eingestellte Überdruckventile 85 für einzelne Kreise der Hydraulik vorgesehen. Durch eine geeignete Programmsteuerung wird der Drehmomenterzeuger 11 erst dann wirksam, wenn sich das Spannfutter 9 mit einem Rohrkörper in Spanneingriff befindet, wobei das Spannfutter 17 handschaltbar ausgestaltet ist.

Die Zylinderräume für den Spannhub der Spannsylinder 37 der

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Spanneinheiten 29,29' der Spannfutter 9_a17 sind über eine Ringleitung 86 hintereinander geschaltet, wobei die Zulaufleitung in die Ringleitung 86 zwischen den dem Widerlagerbalken 3 abgewandten Spanneinheiten 29,29' einmündet. Auf diese Weise fahren bei in Zentrierstellung gebrachten Zentrierauflagern 49 zuerst die diesen gegenüberliegenden Spannbacken 4l der Spanneinheiten 29,29' aus und gelangen mit dem Rohrkörper in Spanneingriff, was die Aufrechterhaltung der eingestellten Rohrkörperzentrierung gewährleistet.

Auch die Zylinderräume für den Rückhub der Spannzylinder 37 der Spanneinheiten 29,29' sind über eine Ringleitung 87 hintereinander geschaltet, wobei die Ringleitung 87 mit der Rücklaufleitung 81,79 zur Druckinittelquelle 74 in Verbindung steht.

Die Kolbenfläche der Spannzylinder 37 ist größer bemessen als die der Drehantriebszylinder 60, und zwar derart, daß bei gleichem Druck im Druckmittel ein Durchrutschen der Spannbacken 4l am Rohrkörperumfang während des Konterns oder Brechens vermieden ist. Dem Verhältnis der Kolbenflächen kann dabei eine Reibungszahl /.<. von etwa 0,5 zwischen der Oberfläche der einzuspannenden Rohrkörper und der Spanneingriffsfläche der Spannbacken 4l als Berechnungsfaktor zugrundegelegt sein. Dies sichert, daß die Spannkraft einer Spannbacke in einem Verr.-'it-iiG zum jeweiligen Drehmoment steht, welches von den Rohringen der eingespannten Rohrkörper ohne Verformungen aufgenommen werden kann.

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BAD ORIGINAL

Leerseite

Claims

Patentansprüche

(^J Vorrichtung zum Kontern und Brechen der Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern von Rohr- und Bohrsträngen sowie Bohrwerkzeugen für Tiefbohrungen, bestehend aus einem drehbaren und einem verdrehfesten, gemeinsam eine Vorrichtungshauptachse definierenden, sich jeweils an einem gemeinsamen Träger abstützenden druckmittelbetätigten Spannfutter zur Aufnahme je eines von zwei Rohrkörpern mit einander zugewandten endseitigen Gewindebereichen und einem druckmittelbetätigten Drehmomenterzeuger für ein Drehen des drehbaren Spannfutters gegenüber dem verdrehfesten Spannfutter während deren Spanneingriffs mit den Rohrkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Spannfutter (9) in einem ortsfest an einem Ende eines Vorrichtungsgestells abgestützten Lagerbock (30) gelagert, das verdrehfeste Spannfutter (17) an einem auf den ortsfesten Lagerbock (30) zu und von diesem hinweg parallelverschieblichen, längs des Vorrichtungsgestells geführten Stützbock (5) angeordnet und das Vorrichtungsgestell von einem langgestreckten, pj?allel zur Vorrichtungshauptachse (10) ausgerichteten und dem Stützbock (5) seine Bewegungsbahn vorgebenden verwindungssteifen Widerlagerbalken (3) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da& die dem Stützbock (5) vom Widerlagerbalken (3) vorgegebene Bewegungsbahn eine Länge von etwa 2 bis 10 m aufweist.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerlagerbalken (3) als Hohlprofilkörper rechteckigen Querschnitts ausgebildet und mittels endseitiger Stützen (k) im Abstand über oder vor einer Tragfläche angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbock (5) eine den Widerlagerbalken (3) aufnehmende und an dessen Außenumfang mit engem Bewegungsspiel angepaßte Durchgangsöffnung (7,7') aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütsbock (5) als geschweißte Rahmenkonstruktion ausgeführt ist und eine das verdrehfeste Spannfutter (17) tragende Stützwange (15) umfaßt, die eine mit diesem fluchtende, koaxial zur Vorrichtungshauptachse (10) angeordnete Durchgangsöffnung (6) .für Rohrkörper aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet j daß der Stützbock (5) gegenüber dem Widerlagerbalken (3) über Pührungs- und Tragrollen (22,23) abgestützt ist, die bei Überschreiten einer Belastungsgrenze für ein unmittelbares Anlegen von Randbereichen der Durchgangsöffnung (7) im Stützbeck (5) am Widerlagerbalken (3) ausschwenkbar sind.
7- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stützbock (5) und dem Lagerbock (30) ein längs des Widerlagerbalkens (3) verschiebbares

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Zwischenauflager (53) für Rohrkörper vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß da3 Zwischenauflager (53) höhenverstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (30) zwei mit Abstand zueinander angeordnete, parallele Stützwangen (31,32) aufweist, die zwischen sich das drehbare Spannfutter (9) lagern und je eine mit diesem fluchtende, zur Vorrichtungshauptachse (10) koaxiale Durchgangsöffnung (33) für Rohrkörper besitzen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stützbock (5) und dem Lagerbock (30) an ihren einander abgewandten Stirnseiten je ein.verstellbares Zentrierauflager (49) für Rohrkörper zugeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, uadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierauflager (49) jeweils aus einem Paar in einer Querebene symmetrisch zur Vorrxchtungshauptachse (10) in einem Rahmen (50) nebeneinander gelagerter Auflagerollen (51) beetehen und mittels einer Stellvorrichtung (52) quer zur Vorrxchtungshauptachse (10) höhenverstellbar abgestützt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Lagerbock (30) ein gegen einen ihn durchquerenden Rohrkörper einrückbares Schnellschraubwerkzeug

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vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannfutter (9,17) je einen Ringkörper (34,16) umfassen, von denen der des drehbaren Spannfutters (9) an den beiden Stützwangen (31,32) des Lagerbocke (30) um die Vorrichtungshauptachse (10) schwenkbar gelagert und von denen der de3 verdrehfesten Spannfutters an der Stützwange des Stützbockes festgelegt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper (34,16) jeweils radiale Durchgangsöffnungen (28 zur Aufnahme und Festlegung von druckmittelbetätigten Spanneinheiten (29,29') aufweisen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannfutter (9,17) eine Mehrzahl, vorzugsweise sechs, gleichmäßig um die Vorrichtungshauptachse (10) herum verteilte Spanneinheiten (29,29') aufweist.
16. - Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, daß jede Spanneinheit (29,29') einen doppeltwirkenden Spannzylinder (37) umfaßt, der in einem außerhalb des Ringkörpers (16,34) gelegenen Außenbereich (42) einen Spannkolben

(38) führt sowie die Druckmittelräume beidseits des Kolbens umschließt und der in seinem in den Ringkörper eingreifenden und in diesem festgelegten Innenbereich eine verdrehfeste Führung (39)

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für eine am inneren Ende der Kolbenstange (¹IO) befestigte Spannbacke (¹Il) bildet.
17- Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

daß das mit einem Rohrkörper in Eingriff bringbare freie innere Ende der Spannbacke (¹Il) mit einer auswechselbaren Klemmeingriffs leiste (¹I?) versehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomenterzeuger (11) von einem Paar diametral zur Vorrichtungshauptachse (10) angeordneter, jeweils mittels eines Druckmittels gleichsinnig betätigbarer doppeltwirkender Drehantriebszylinder (60) gebildet ist, deren Kolbenstangen (61) gelenkig an einer Stützwange (32) des Lagerbockes (30) angreifen und deren Zylinder (62) gelenkig zwischen Laschen (63) abgestützt sind, die fest mit dem Ringkörper (3¹I) der Spanneinheiten (29¹) verbunden sind.
19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebszylinder (60) derart angeordnet sind, daß sie bei Druckmittelbeaufschlagung für ein Ausfahren ihrer Kolbenstangen (6l) dem im Spannfutter (9) des Lagerbockes (30) eingespannten Rohrkörper eine Drehbewegung im Sinne eines Brechens der Gewindeverbindung erteilen.
20. Vorrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume für den Spannhub der Spannzylinder (37) der

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Spanneinheiten (29,29') eines jeden Spannfutters (17,9) über eine Ringleitung (86) hintereinander geschaltet sind und die Zulauf leitung (78,80) von de-r Druckmittelquelle in die Ringleitung zwischen den dem Widerlagerbalken (3) abgewandten Spanneinheiten (29,29*) einmündet.
21. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume für den Rückhub der Spannzylinder (37) der Spanneinheiten (29,29') über eine Ringleitung (87 hintereinander geschaltet sind und die Ringleitung mit einer gemeinsamen Rücklaufleitung (81,79) zur Druckmittelquelle in Verbindung steht.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, gekennzeichnet durch Umsehaltventile (82) zwischen der Zulauf- und der Rücklaufleitung zur Umkehrung der Beaufschlagung.
23· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 und 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume der Drehantriebszylinder (60) für deren Beaufschlagung mit Druckmittel zum Brechen einer Gewindeverbindung sowie die Zylinderräume der Drehantriebszylinder für deren Beaufschlagung zum Kontern einer Gewindeverbindung an die Zulauf- bzw. Rücklaufleitungen (78,79) von der Druckmittelquelle zu den Spanneinheiten (29,29') über entsprechende Zulauf- und Rücklaufleitungen (80,81) angeschlossen sind und ein Umschaltventil (82) zwischen letzteren zur Beaufschlagungsumkehrung für einen Drehrichtungs-

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wechsel vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch eine zweistufige Druckmittelpumpe (7*0 als Druckmittelquelle, welche einen Niederdruckteil (75) und einen zu- und abschaltbaren Hockdruckteil (76) aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenflächen der Spannzylinder (37) auf die der Drehantriebszylinder (60) derart abgestimmt sind, daß bei Beaufschlagung mit gleichem Druck die Spannkraft der Spannbacken (4l) proportional dem Drehmoment der Drehantriebszylinder ist.

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