DE2744163A1 - Verfahren und einrichtung zum vermessen und verschrauben von verrohrungen - Google Patents

Description

Ernest D Hauk

1315 East 23rd Street

Signal Hill, Ca. (V.St.A.)

und

Thomas D Hauk

5313 Mezzanine Way

Long Beach, Ca. (V.St.A.)

und

Kenneth J. Carstensen

1811 East 42nd Street

Odessa, Texas (V.St.A.)

Verfahren und Einrichtung zum Vermessen und Verschrauben von Verrohrungen

Priorität: 30. Sept. 1976; V.St.A.; Nr. 728 148; und 2. Mai 1977; V.St.A.; Nr. 792 568

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Bayerische Vereinsbanic 823 Postscheck 54782-809

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Auf Ölfeidern verwendete Rohrabschnitte, z. B. lange Rohrabschnitte von Steigrohren, haben normalerweise konische, ein Außengewinde aufweisende Enden, die als Gewindebolzen bezeichnet werden. Diese Enden werden in kurze Gewindemuffen geschraubt; dabei ist an·jedem Ende jeder Gewindemuffe ein konischer, ein Innengewinde aufweisender Muffenabschnitt ausgebildet. Es ist sehr schwierig, die konischen Gewinde ordnungsgemäß zu verbinden.

Da der Gewindebolzen und die Gewindemuffe kegelstumpfförmig oder konisch sind, kann z. B. der Gewindebolzen nur bis zu einer gewissen Tiefe in die Gewindemuffe eintreten, bevor eine bleibende Verformung der Gewinde auftritt. Eine solche bleibende Verformung ist unerwünscht, da unter anderem die Gev/indebolzen und die Gewindemuffen dann nicht wiederverwendbar sind. Im äußersten Fall kann die Gewindemuffe sogar gespalten werden. Andererseits muß ein ausreichendes Ineinandergreifen der Gewindeteile vorhanden sein, um eine gute Dichtung gegen den Austritt von Gas oder 01 sowie eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen Längszugbeanspruchung usw. zu erreichen.

Es gibt zwei Hauptfaktoren, die festlegen, ob eine Schraubverbindung zwischen zwei konischen Rohrabschnitten, also zwischen einem Gewindebolzen und einer Gev/indemuffe, vorschriftsmäßig ist. Der erste Faktor ist der Grad der Verschraubung oder die Eindringtiefe. Der zweite Faktor ist die Verbindungsdrehkraft, also die am Ende des Verbindungsvorgangs herrschende Drehkraft.

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Verbindungsdrehkräfte sind für alle Größen, Güteklassen und Gewichte von Steigrohren vom American Petroleum Institute (API) festgelegt.

Es ist zwar seit langem bekannt, daß zum Erzielen einer vorschriftsmäßig zusammengefügten konischen Schraubverbindung sowohl der richtige Verschraubungsgrad als auch die richtige Drehkraft erforderlich sind; auf den Ölfeldern werden diese Paktoren jedoch nur sehr unregelmäßig gemeinsam erzielt. Üblicherweise wird nicht genau festgestellt, ob bei jeder Verbindung die richtige Eindringtiefe mit der vorschriftsmäßigen Drehkraft erreicht ist, sondern man verläßt sich auf Näherungswerte, Schätzungen und Vermutungen. Es ist nicht üblich, den Gewindebolzen und/oder die Gewindemuffe an jeder Verbindungsstelle zu vermessen und die Vermessungsergebnisse zum Erhalt guter Verbindungen zu nutzen. Die Erfindung bietet die Möglichkeit, selbst beim Einsatz auf den Ulfeidern den Gewindebolzen und die Gewindemuffe jeder Verbindung zu vermessen und die Vermessungsergebnisse dazu zu verwenden, daß jede Verbindungsstelle vorschriftsmäßig verschraubt ist.

Das mit dem Verfahren und der Einrichtung nach der Erfindung erfolgende Vermessen bewirkt als einen der Hauptvorteile die richtige Festlegung der tatsächlichen Handfest-Verschraubungsebene. Die Handfest-Verschraubungsebenen konischer Rohr- und Muffenstücke verlaufen senkrecht zu den Achsen dieser Rohrstücke und sind koplanar, wenn die beiden Rohrstücke handfest miteinander verschraubt sind. In diesem Zustand sind die Gewinde so weit ineinandergeschraubt, daß sie in engem Kontakt miteinander liegen, jedoch keine Verformung erfolgt.

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Nur wenn die tatsächlichen (nicht die theoretischen) Handfest-Verschraubungsebenen bekannt sind, kann man sicher sein, ob die fertige Schraubverbindung vorschriftsmäßig ist, d. h. ob der Gewindebolzen tief genug in die Gewindemuffe geschraubt ist. Und nur, wenn die richtige Verschraubungstiefe mit der vorschriftsmäßigen Drehkraft erzielt wird, weiß man, daß die Verbindung tauglich ist.

Durch die Erfindung werden nicht nur die tatsächlichen Handfest-Verschraubungsebenen festgelegt und genutzt, sondern es werden weitere Vorteile bei der Anwendung auf den 01-feidern erreicht. Z. B. dient die Vermessung dazu festzustellen, ob Gewinde in irgendeiner Weise beschädigt wurden. Eine solche Beschädigung kann sich aus verschiedenen Gründen ergeben, nachdem die Rohrstücke und Nuffen die Fabrik verlassen haben.

Insbesondere ist die Einrichtung nach der Erfindung anwendbar, während die Rohrabschnitte in Gestellen nahe dem Bohrloch horizontal angeordnet sind. Die Einrichtung ist auch in Rohrfertigungsanlagen, Gewindeschneidanlagen und an Ölfernleitungen anwendbar. Bevorzugt erfolgt das Vermessen auf dem ülfeld, da in diesem Fall Veränderungen an den Rohrstücken, die nach dem Verlassen der Fabrik aufgetreten sind, erfaßbar sind.

Rohrmeßlehren (Ringlehren und Lehrdorne) für konische Gewindebolzen und Gewindemuffen werden seit langem benutzt. Sie sind häufig schwer, und daher ist es schwierig, das Auf- oder Einschrauben richtig und/oder ohne Kreuzverschraubung zu beginnen. Es besteht daher ein großer Be-

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darf für Lehrdorne und Ringlehren, die trotz großen Gewichts und Raumbedarfs schnell und leicht anwendbar sind. Durch die Erfindung wird nicht nur eine solche MeQlehreneinrichtung geschaffen, sondern außerdem ergibt sich dabei der Vorteil einer einfachen, praktisch anwendbaren und kostengünstigen Rohrmarkierungsvorrichtung, die die Rohrstücke und Gewindemuffen in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Orten der Handfest-Verschraubungsebenen markiert. Am Bohrloch werden dann die Markierungen und geeignete Drehkraftmesser in sehr einfacher und zeitsparender Weise angewendet, um sowohl die richtige Verschraubungstiefe als auch die vorschriftsmäßige, erfaßte Verbindungsdrehkraft zu erzielen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs· beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer kegelstumpfförmigen Gewindeverbindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht der Meß- und Markiereinrichtung an einem Stapel horizontaler Rohrabschnitte;

Fig. 2a eine Perspektivansicht der Einrichtung zum Vermessen und Markieren eines Rohrs, d. h. eines Steigrohrabschnitts;

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Fig. 3 einen Längsschnitt 3-3 durch die Einrichtung nach Fig. 2a;

Fig. 4, Querschnittsansichten 4-4, 5-5 und 6-6 und 6 nach Fig. 3;

Fig. 7 eine größere Teilschnittansicht, die insbesondere die Beziehungen zwischen bestimmten Teilen der Einrichtung verdeutlicht;

Fig. 8 eine Perspektivansicht von Teilen der Markierkopfeinheit;

Fig. 9 die Unterseite eines Kipphebels;

Fig. 10 eine Schnittansicht von Teilen der Einrichtung nach den Fig. 2-9, die zum Vermessen und Markieren einer Muffe abgeändert ist;

Fig. 11 eine Perspektivansicht einer Rohrverbindungsmeßlehre, die zum Prüfen der Verbindung einer vertikal orientierten verschraubten Verbindung am Bohrloch angewandt wird.

Jeder Rohrabschnitt und jede Muffe wird in einem bekannten Längsabstand von seiner bzw. ihrer tatsächlichen Handfest-Verschraubungsebene markiert, und nach dem

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Herstellen der Schraubverbindung am Bohrloch mit der erwünschten Drehkraft wird der Längsabstand zwischen den beiden Markierungen mit dem Längsabstand zwischen diesen Markierungen an idealen Rohr- und Muffengliedern, die mit der Solldrehkraft verschraubt wurden, verglichen. Auf diese Weise werden Fertigungstoleranzen und andere Abweichungen der Gewinde von ihren Nennwerten ausgeglichen, da jede Markierung angebracht wird, während das jeweilige Rohr- und/oder Muffenglied vermessen wird, wobei diese Glieder relativ zu ihren tatsächlichen (und nicht den nominellen oder geschätzten) Handfest-Verschraubungsebenen positioniert sind.

Fig. 1 zeigt kegelstumpffönnige Gewindeteile 10 und 12, wobei 10 der Gewindebolzen und 12 die Gewindemuffe ist. Die beiden Teile sind in Vollinien in einem Zustand der Handfestverschraubung gezeigt, wobei der konische Bolzen in die konische Muffe eingesetzt ist, bis die Gewindeflachen beider Teile zwar fest ineinandergreifen, jedoch keine merkliche Verformung eines der Gewinde auftritt. Die Handfest-Verschraubungsebene der Muffe ist durch die Strichlinie 14 angedeutet, und die Handfest-Verschraubungsebene des Gewindebolzens 10 ist durch die gleiche Strichlinie angedeutet, da beide Ebenen in diesem Zustand koplanar sind. Die Handfest-Verschraubungsebene der Muffe hat vom Ende der Muffe 12 einen Abstand M, und diejenige des Bolzens hat vom Bolzenende einen Abstand L^.

Wenn Gewindeteile der in Fig. 1 gezeigten Art zu einer typischen Rohrverbindung verschraubt werden, wird der Gewindebolzen 10 in die Gewindemuffe 12 über die Hand-

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festverschraubungslage (vgl. Vollinie) hinaus in die in Strichlinien angegebene Lage eingesetzt. Dieser Vorschub erfolgt über einen Längsabstand, der in der Zeichnung mit NP bezeichnet ist, mit N = Anzahl Gewindegänge über die Handfest-Verschraubungsebene hinaus und P = Gewindesteigung. Somit ist der Axialvorschub das mathematische Produkt von N . P. Es ist zu beachten, daß die in der Zeichnung angegebene Strichlinienlage nur beispielhaft ist.

Der Rohrabschnitt und die Muffe werden in einem vorgegebenen festen Längsabstand von der tatsächlichen Handfest-Verschraubungsebene markiert. Eine dünne, jedoch gut sichtbare Markierungslinie wird auf dem Umfang des Rohrabschnitts und der Muffe an Stellen bzw. 13 durch eine noch zu erläuternde Einrichtung aufgebracht (vgl. die Fig. 1 und 11). Diese Markierungslinien sind in bekannten Längsabständen K₁ und K_? von den tatsächlichen Handfest-Verschraubungsebenen 14 des Rohrabschnitts und der Muffe und somit in einem bekannten Abstand K. und K_? voneinander angebracht, wenn der Rohrabschnitt und die Muffe miteinander handfest verschraubt sind (Vollinien in Fig. 1).

Wenn die Schraubverbindung mit der ausgewählten (Soll-) Drehkraft hergestellt wird, bewegen sich die Markierungslinien relativ zueinander um den Abstand NP in die Stellung nach Fig. 11 und die Strich]inienstellung nach Fig. 1. Bei ordnungsgemäßem Rohrabschnitt und ordnungsgemäßer Muffe, die mit der Soll-Drehkraft verschraubt sind, haben die beiden Markierungslinien einen bekann-

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ten Abstand S = K₁ + K_? - NP voneinander. Es ist nicht erforderlich, während des Zusammensetzens der Teile irgendeine Handfest-Verschraubungslage oder eine andere Bezugslage festzulegen. Rohrstück und Muffe werden einfach in üblicher Weise miteinander verschraubt,' bis die Soll-Drehkraft erreicht ist, und zwar mittels üblicher, für solche Zwecke geeigneter Werkzeuge. Diese Werkzeuge umfassen eine Drehkrafterfassungseinheit.

Zum Prüfen der fertigen Verbindung braucht nur der Abstand S (vgl. Fig. 1) zwischen den Markierungslinien 11 und 13 gemessen zu werden. Diese Messung kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Bevorzugt wird eine Verbindungsmeßkarte C in der in Fig. 11 gezeigten Weise verwendet. Die Meßkarte besteht aus einem dünnen steifen Blech, z. B. Aluminium, Kunststoff od. dgl., sie hat im wesentlichen Viereckform und weist eine quer verlaufende Abstufung oder Schulter 19 auf, so daß zwei Kartenabschnitte 21, 23 im wesentlichen flach auf den Oberflächen des Rohrstücks bzw. der Muffe aufliegen und die Rohrverbindungsstelle und das Muffenende überbrücken.

Ein Ende 25 der Keßkarte C verläuft quer zu der Meßkartenlänge und wird auf die Markierungslinie 13 der Muffe aufgesetzt. Der andere Abschnitt der Meßkarte ist mit einem länglichen quer verlaufenden Fenster oder Ausschnitt 27 ausgebildet. Die Weite des Fensters 27 (in Längsrichtung parallel zu den Rohr- und Muffenachsen gemessen, wenn die Meßkarte benutzt wird) ist gleich der Toleranz in den empirisch bestimmten Werten von KP. Der Abstand zwischen dem Rand 25 und der Mt te des

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Fensters 27 ist für eine bestimmte hohrtype genau festgelegt, so daß er gleich dem Abstand zwischen den Iⁱarkierungslinien eines ordnungsgemäßen Rohrabschnitts und einer ordnungsgemäßen Muffe ist, wenn diese mit der Soll-Drehkraft zusammengefügt sind. D. h., die Mitte des Meßkartenfensters 27 hat den richtigen Abstand S (vgl. Fig. 1) vom Kartenrand 25.

Wenn der Kartenrand 25 auf der Markierungslinie 13 der Muffe einer zusammengefügten Verbindung liegt, ist die Markierungslinie 11 des Rohrabschnitts durch das Fenster (vgl. Fig. 1) sichtbar, wenn die richtige Anzahl Gewindegänge mit der Soll-Drehkraft verschraubt wurde. Wenn die Markierungslinie 11 nicht durch das Fenster sichtbar ist, ist die Schraubverbindung fehlerhaft, da die Soll-Verschraubungslage mit der Soll-Drehkraft nicht erreicht wurde. Die Markierungslinie 11 hat vom Ende des Rohrabschnitts einen Abstand, der größer als die von der Muffe überdeckte Rohrlänge ist, so daß sie nach dem Zusammenfügen sichtbar ist.

Mit diesem Verfahren und der noch zu erläuternden Einrichtung ist es einfach, jeden Rohrabschnitt und jede Muffe zu vermessen, die Markierungen an den vorgegebenen Stellen darauf anzubringen und die Muffe mit der Soll-Drehkraft zu verschrauben. Dieses Verfahren erlaubt die Prüfung der Festigkeit der Verbindung einfach dadurch, daß die Meßkarte angebracht und die Markierungslinie im Fensterausschnitt sichtbar gemacht wird. Somit wird am Bohrloch keine komplizierte Ausrüstung benötigt.

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Arn Bohrloch sind außer den üblichen Verschraubungswerkzeugen, Drehkraftanzeigeinstrumenten und der Meßkarte keine zusätzlichen Werkzeuge oder Prüfgeräte erforderlich.

Es wird jetzt die Einrichtung zum Vermessen und Markieren der Teile erläutert, wobei zur Erläuterung der Einrichtung zum Vermessen des Gewindebolzens, Festlegen von dessen Ist-Handfest-Verschraubungsebene und Markieren des Rohrabschnitts relativ zu dieser Ebene auf die Fig. 2-9 Bezug genommen wird. Fig. 2 zeigt die bevorzugte Orientierung der Einrichtung an horizontal angeordneten Rohrabschnitten auf einem Gestell. Die Fig. 2a-9 sind um 90 aus der bevorzugten Arbeitslage nach Fig. 2 verdreht, um die verschiedenen Drehbewegungen besser zu verdeutlichen.

Fig. 2 zeigt Rohrabschnitte 18, die üblicherweise in Horizontallage auf einem Gestell liegen. Auf einem Wagen T mit einem Ausleger B ist hängend die Einrichtung z. B. mittels einer Feder oder Kette angeordnet. Entweder kann die Einrichtung zu jedem Rohrabschnitt oder jeder Rohrabschnitt zu der Einrichtung bewegt werden. Während des Vermessens und Markierens kann jeder Rohrabschnitt in Längsrichtung verschoben werden, um den Zwischenraum zu benachbarten Rohrabschnitten zu vergrößern.

Nach den Fig. 2a und 3 umfaßt die Einrichtung eine Tragwelle 20, die drehbar eine Ringlehreneinheit 22 trägt, die mittels eines Druckluftmotors 24 und eines Getriebes 26, die sämtlich an einem L-Haltearm gehaltert sind, drehbar ist. Ein Träger 30 ist um die Achse der Trag-

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welle 20 drehbar angeordnet. Er trägt eine Markiervorrichtung 32, die auf die Ringlehre aufgekeilt ist und sowohl in Umfangsrichtung um die Ringlehre und den vermessenen Rohrabschnitt 18 als auch nach radial innen und außen in bezug auf die Ringlehre und den Rohrabschnitt bewegbar ist.

Nach den Fig. 3-7 trägt die Tragwelle 20 zwei dehnbare Dichtungsstücke 34, 36, die gleich ausgebildet und in Längsrichtung auf der Welle beabstandet sind. Jedes Dichtungsstück ist auf der Tragwelle 20 fest angeordnet und umfaßt eine Nabe 38 und ein in Umfangsrichtung elastisch aufweitbares Außengehäuse 40. Das Gehäuse ist von der Nabe beabstandet, so daß zwischen beiden eine Luftkammer 42 definiert ist. Das Gehäuse 40 besteht aus Gummi oder einem anderen elastomeren oder Plastwerkstoff.

Die Luftkammer 42 ist mit einer Druckluftversorgung (nicht gezeigt) über einen radial verlaufenden Luftkanal 44 und einen in Längsrichtung verlaufenden Luftkanal 46, der von einem Luftschlauch 48 zu den mittigen Naben beider Dichtungsstücke 34, 36 verläuft, verbunden.

Die Tragwelle 20 mit den beiden darauf angeordneten Dichtungsstücken 34, 36 wird in das Gewindebolzenende eines zu vermessenden und zu markierenden Rohrabschnitts eingesetzt. Das Gehäuse 40 'jedes Dichtungsstücks ist während dieses Einsetzens nicht mit Druckluft beaufschlagt, Druckluft wird dann durch die verschiedenen Kanäle eingelassen, beaufschlagt die Luftkammern 42 und weitet

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die Gehäuse 40 auf, wodurch die Tragwelle 20 gegen eine Axial- und Drehverschiebung in bezug auf den Rohrabschnitt festgelegt ist.

Auf der Tragwelle 20 ist eine Buchse 50 angeordnet, die an einer Tragplatte 52 gesichert ist, die eine Seite eines Kettentriebgehäuses 54 bildet. Auf der Buchse 50 ist mittels in Längsrichtung beabstandeter Lager 56, 58 drehbar eine Meßlehrenantriebshülse 60 gelagert. Ein getriebenes Kettenrad 62 ist an der Hülse 60 befestigt und kämmt mit einer Kette 64. Die Kette 64 wird ihrerseits durch ein treibendes Kettenrad 66 getrieben, das auf der Abtriebswelle 68 eines Druckluftmotors 70 und dessen Getriebe angeordnet ist. Der Druckluftmotor weist Anschlußstücke 71, 72 zum Anschluß an eine Druckluftversorgung (nicht gezeigt) auf. Die Tragplatte 52 für das Kettentriebgehäuse ist mit einer Befestigungsstange 28 durch Bolzen verbunden; die Befestigungsstange 28 trägt somit die ganze Mechanik und ist mit dem Ausleger B (vgl. Fig. 2) verbunden, so daß die Positionierung der Einrichtung in bezug auf ein Rohrstück oder eine Muffe, die zu vermessen und zu markieren sind, vereinfacht ist.

Ein Meßlehrenantriebsring 74 ist verschiebbar auf der Antriebshülse 60 mittels über den Umfang sich erstreckender Gleitglieder 75, 76, die bevorzugt aus Teflon (Wz) bestehen, gelagert. Der Antriebsring 74 trägt eine Rolle 77, die in einem in Längsrichtung in einer Außenfläche der Antriebshülse 60 ausgebildeten Schlitz 78 gleitet. Der Antriebsring 74 ist mit der Meßlehreneinheit 22 durch Bolzen verbunden. Die Einheit umfaßt eine die Meßvorrichtung tragende Kappe 80, die ihrerseits mit einer Ringlehre 82 durch Bolzen verbunden ist.

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In der Meßlehreneinhe.it und der Kappe ist ein in Umfangsrichtung verlaufender Ausschnitt 84 ausgebildet, durch den das äußerste Ende des Rohrabschnitts 18 zu Vermessungszwecken sichtbar ist. Die Ringlehre 82 und der Lehrdorn 82a, der noch erläutert wird, entsprechen den üblichen Anforderungen. Sie sind jedoch insoweit abgewandelt, als sie den Ausschnitt 84 sowie Ringnuten oder -führungen aufweisen, die noch erläutert werden.

Es wird jetzt unter Ausschluß der Markiervorrichtung und deren Halterung die Arbeitsweise der Meßlehreneinheit erläutert. Es sei angenommen, daß die Ringlehre zuerst in bezug auf die Dichtungsstücke 34, 36 eine hintere axiale Lage einnimmt, wobei sie sich relativ nahe dem Getriebegehäuse 54 befindet. Die Laufrolle

77 nimmt somit einen "oberen" Abschnitt des Schlitzes

78 (in Fig. 3 gesehen) ein.

Die gesamte Einrichtung wird so bewegt, daß die Dichtungsstücke 34, 36 und ein Teil der Tragwelle 20 in das Ende des Rohrstücks eintreten und ein Teil der Ringlehre das schmale Ende des Rohrstücks, also den Gewindebolzen, überdeckt. Daraufhin werden die Dichtungsstücke 34, 36 mit Druck beaufschlagt zum Herstellen der vorgenannten Ausrichtung, wodurch die Rohrstückachse und die Achse der Welle 20 zusammenfallen.

Dann wird der Druckluftmotor eingeschaltet und dreht die Ringlehre auf den Gewindegängen des Rohrstücks, bis das kritische Drehmoment des Druckluftmotors (und

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des zugeordneten Getriebes) erreicht ist. Der Druckluftmotor und sein Getriebe sind so eingestellt, daß sie ein Hochstdrehmoraent von zwischen 1,38 und 11,06 mkp, bevorzugt von ca. 3,45-6,91 mkp, haben, so daß, wenn das Drehmoment den kritischen Wert erreicht, die Ringlehre auf dem Rohrabschnitt nicht weitergedreht wird. Die Ringlehre befindet sich dann in der Ilandfest-Verschraubungslage. Pig. 3 zeigt die Ringlehre in der so erreichten vollen Vorwärtslage in handfester Verschraubung mit dem Gewindebolzen. Fig. 7 zeigt die Ringlehre in einer Zwischenstellung, in der sie teilweise auf das Rohrstück aufgeschraubt, jedoch nicht handfest damit verschraubt ist.

Während des Aufschraubens der Ringlehre auf das Rohrstück werden die Ringlehre und ihr Antriebsring 74 in Längsrichtung relativ zur Tragwelle 20, auf der sie angeordnet sind, vorgeschoben. Die Hülse 60 wird von dem motorgetriebenen Zahntrieb 62, 64 und 66 gedreht, bewegt sich jedoch nicht in Längsrichtung. Aufgrund der Nut 78 und der Laufrolle 77 wird der Antriebsring 74 der Ringlehre durch die Umdrehung der Hülse 60 gedreht. Der Ring 74 verschiebt sich in Längsrichtung zur Tragwelle 20, während die Ringlehre auf das Rohrstück 18 aufgeschraubt und längs diesem bewegt wird.

Wenn das Rohrgewinde innerhalb der erlaubten Toleranzgrenzen liegt, ist das äußerste Ende des Rohrstücks in radialer Richtung durch den Ausschnitt 84 sichtbar, wodurch das Vermessen des Rohrstücks beendet ist. D.h., wenn das äußerste Ende des Rohrabschnitts durch den

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Ausschnitt sichtbar ist, steht fest, daß das Rohrgewinde brauchbar ist. Wenn dies nicht der !''all ist, ist das Rohrgewinde unbrauchbar. Die axiale Abmessung und Positionierung des Meßausschnitt3 84 und eines Ausschnitts 84a des Lehrdorns entsprechen vorgegebenen Maßangaben und Toleranzen.

Es wird jetzt die Rohrmarkiervorrichtung erläutert. Auf dem Antriebring 74 ist drehbar der Träger 30 angeordnet, der in eine drehbare Buchse 86 eingesetzt und mit dieser verbolzt ist. Die Buchse 86 ist auf dem Antriebsring 84 durch Lager 88 befestigt. Die Lager 88 und die Buchse 86 werden in ihrer axialen Lage relativ zum Antriebsring 74 mittels Sprengringen 87, 89, die in Ringnuten im Antriebsring 74 liegen (vgl. Fig. 7), gehalten.

Der Träger 30 für die Markiervorrichtung verschiebt sich somit in Längsrichtung zusammen mit der Ringlehre, ist jedoch relativ dazu um deren Achse und um die damit zusammenfallende Achse der Tragwelle 20 drehbar.

Der Träger 30 trägt eine Haltebuchse 90, die längs dem Träger und in bezug auf die Ringlehre und das Rohrstück in Radialrichtung verschiebbar ist, jedoch gegen ein Verdrehen in bezug auf den Träger durch einen festen Zapfen 92, der in einem im Träger 30 ausgebildeten Langloch 94 verschiebbar ist, arretiert ist. Ein Handgriff 96 erstreckt sich in radialer Richtung vom Träger 30 und ist daran festgelegt, so daß der Träger und die Markiervorrichtung von Hand Steuer- und betätigbar sind.

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Die IIaltebuchse 90 kann vorübergehend in jeder axialen Justierstellung in bezug auf den Träger 30 mittels einer liremsmechanik 98 arretiert werden. Die Bremsmechanik umfaßt einen Handgriff 100, der mit einem Verbindungsstück 102 schv/enkbar verbunden ist,-das seinerseits schv/enkbar bei 104 an der Haltebuchse 90 angelenkt ist. Der Handgriff 100 ist ferner bei 106 schv/enkbar mit einem Kniehebel 108 verbunden, der wiederum bei 110 an der Haltebuchse 90 angelenkt ist. Der Kniehebel trägt einen einstellbaren Bremsschuh 112, der gegen die Oberfläche des Trägers 30 wirkt.

Wenn die Bremsglieder in die in Fig. 3 gezeigten Stellungen bewegt sind, ist die Haltebuchse 90 gegen eine Längsbewegung in bezug auf den Träger 30 festgelegt.

Wenn der Handgriff 100 im Uhrzeigersinn um seinen Drehpunkt mit dem Verbindungsstück 102 geschwenkt wird, wird der Kniehebel 108 im Gegenuhrzeigersinn um den Drehpunkt 110 geschwenkt. Dadurch wird der Bremsschuh 112 zurückgezogen und die Haltebuchse 90 freigegeben, so daß sie längs dem Träger 30 unter der Kontrolle des Handgriffs 96 verschiebbar ist.

Die Markiervorrichtung selbst ist einstellbar auf der Haltebuchse 90 durch zwei Teleskoprohre 114, 116 angeordnet. Die Teleskoprohre sind in bezug aufeinander in Längsrichtung verstellbar; ein Arretierbolzen 118 (vgl. die Fig. 2a und 3) ist drehbar in der Wand des Rohrs 114 befestigt und erstreckt sich in ein in axialer Richtung verlaufendes Langloch 120 im Rohr 116. Der Arretierbolzen 118 wirkt mit einer geeigneten Mutter

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(nicht gezeigt) derart zusammen, daß beim Anziehen des Gewindebolzens 118 die teleskopartig ineinandergeschobenen Rohre 114, 116 an einer gegenseitigen Verschiebung gehindert werden. Durch diese Justierung ist der Markierungsstreifen 128 in Längsrichtung relativ zu der Führungsnut 142 verschiebbar, so daß Schwankungen in den Positionen der Leitnuten unterschiedlicher Meßlehren relativ zu den Ilandfest-Verschraubungsebenen ausgeglichen werden können.

Die Markiervorrichtung umfaßt eine Tragplatte 122 (vgl. die Fig. 4, 5, 8), die am Außenende des Rohrs 116 festgelegt ist. Die Tragplatte 122 trägt ein T-larkierungsrad 124, das auf einer Welle 126 drehbar.gelagert ist. Ein schmaler Markierungsstreifen 128, z. B. ein aus Gummi bestehender schmaler Flansch, zum Aufbringen von Tinte oder Farbe ist auf dem Außenrand des Markierungsrads befestigt. Tinte oder Farbe wird dem Markierungsstreifen 128 von einem Vorrat in Form einer Saugrolle 130 zugeführt.

Die Saugrolle 130 ist auf einer Welle 132 angeordnet und wird in einer erwünschten Justierlage durch einen Bolzen 134 (vgl. Fig.4) gehalten, der in den Rand der Flatte 122 geschraubt ist und gegen eine Labe 136 der Saugrolle wirkt. Die liabe 136 ist in der Tragplatte 122 montiert, und die Welle 132 verläuft exzentrisch in bezug auf die Nabe. Wenn also die I.abe 136 nach der Freigabe von dem Bolzen 134 gedreht wird, wird der Druck der Saugrolle 130 auf das Markierungsrad geändert.

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Die Welle 126 weist einen größeren Schaft 131 (vgl. Fig. 3) auf, der eine geflanschte Wabe 133 durchsetzt und an dem drehbar ein Leitrad 135 befestigt ist. Die liabe 133 ist an ihrer dem Markierungsrad 124 zugewandten Seite mit einer Ausnehmung ausgebildet und nimmt ein Ende einer Abstandshülse 138 auf, deren anderes Ende gegen eine zwischen ihr und der Tragplatte 122 angeordnete Lagerplatte 139 wirkt. Eine Mutter 140 ist auf den Schaft 131 geschraubt und drückt die liabe 133 gegen die Abstandshülse 138, so daß das Leitrad in bezug auf das Markierungsrad in axialer Richtung positioniert wird.

Das Leitrad 155 läuft in einer Umfangslaufbahn 142, die um den gesamten Außenumfang der Ringlehre 82 verläuft. Diese Umfangslaufbahn und eine entsprechende Umfangslaufbahn in dem noch zu erläuternden Lehrdorn hat eine vorbestimmte und festgelegte lagemäßige Beziehung zu der Handfest-Verschraubungsebene der Meßlehre.

Um eine genaue Ausrichtung des Markierungskopfes zu unterhalten, erstreckt sich die Tragplatte 122 hinter das Markierungsrad 124 (in Fig. 3) und auch zu der Ringlehre zur Bildung eines vorspringenden Ausrichtungsabschnitts 146. Der Ausrichtungsabschnitt 146 (vgl. die Fig. 4, 5, 8) weist einen Schlitz 147 auf, der in einem Loch 149 endet. Das Loch nimmt einen Stift 148 auf, der einen Ausrichtarm 150 trägt. Der Stift 148 und der Ausrichtarm 150 sind verstellbar mittels eines Spannbolzens 152 festgelegt, der sich quer durch den Schlitz in dem Ausrichtungsabschnitt 146 erstreckt und

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in die Tragplatte an der Außenseite des Schlitzes eingeschraubt ist, so daß eine Spannwirkung zum Haltern des Stifts 148 erzielt wird.

Der Ausrichtarm 150 trägt eine Welle 154 an seinem freien Ende, auf der drehbar ein Ausrichtrad 156 befestigt ist, das in der Meßlehren-Umfangslaufbahn umfangsmäßig ausgerichtet mit dem Leitrad 135 läuft. Das Ausrichtrad 156 ist somit in bezug auf das Markierungsrad 124 verstellbar, und zwar sov/ohl in axialer als auch in radialer Richtung in bezug auf die Ringlehre, so daß unterschiedlich große Rohrstücke und verschieden lange Buchsen 138 verwendbar sind.

Die Umlaufbahn 142 in der Meßlehre ist, wie bereits erwähnt, die Bezugsbahn, in bezug auf die die Markierung auf dem Rohrabschnitt 18 von dem Markierungsrad 124 angebracht wird. Somit wird der Längsabstand zwischen dem Markierungsrad 124 und dem Leitrad 135, das in der Bezugsumlaufbahn 142 der Ringlehre läuft, genau entsprechend dem vorbestimmten Abstand zwischen der Handfest-Verschraubungsebene und der auf dem Rohr angebrachten Markierungslinie kontrolliert. Bei der Herstellung der Meßlehre erfolgt die Ausbildung der Umlaufbahn 142 und deren Positionierung unter genauer Beachtung des Verhältnisses zu der Handfest-Verschraubungsebene der Meßlehre.

Die Länge der Abstandshülse 138 bestimmt den Abstand der Markierungslinie von der Handfest-Verschraubungsebene. Der Längsabstand zwischen dem Leitrad 135 und

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dem Markierungostreifen 128 ist nicht unbedingt der Abstand zwischen der Handfest-Verschraubungsebene und dem Karkie er, da die Ringlehren-Umlaufbahn 142 nicht unbedingt genau aji der Handfest-Verschraubungsebene der Ringlehre positioniert ist, obwohl ihre Lage in bezug auf die Handfest-Verschraubungsebene genau bekannt ist.

Die Befestigungsstange 28 weist einen abgewinkelten Abschnitt 160 (vgl. Fig. 2a) auf, der schwenkbar einen Kipphebel 162 (Doppelarm) trägt. Der Kipphebel wird durch eine Blattfeder 164, die an einem den Kipphebel 162 tragenden Hingbund 166 befestigt ist, in eine Neutralstellung gedrückt. Die entgegengesetzten Enden der Blattfeder 164 sind zweischen Stiften 168 an entgegengesetzten Seiten des angewinkelten Abschnitts 160 eingeschlossen (vgl. Fig. 9).

Der Träger 30 trägt an seinem freien Ende eine Kappe 170 mit einem eine gewölbte Wut aufweisenden Haltearm 178, der eine von zwei Stangen 180, 182, die an den entgegengesetzten Endes des Kipphebels 162 befestigt sind, aufnimmt. Die Stangen 180, 182 sind so lang, daß sie ungeachtet der axialen Stellung des Trägers 30 mit diesem in Anlage bringbar sind. Dadurch wird ein Verrasten oder Halten erzielt, wie noch erläutert wird.

Fig. 10 zeigt die Einrichtung zum Vermessen und Markieren der Gewindebuchse. Die Einrichtung entspricht derjenigen zum Vermessen und Markieren der Rohrabschnitte ; sie unterscheidet sich von dieser nur da-

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durch, daß anstelle der Ringlehre 82 ein Lehrdorn 82a mit der Meßlehren-^Dragkappe 80 verbolzt ist. Es ist zu beachten, daß das in Fig. 10 nicht gezeigte Dichtungsstück 34 am Ende der Welle 20 vorgesehen ist, und daß die Dichtungsstücke 34 und 36 die bereits erläuterten Zentrier- und Ausrichtfunktionen ausüben.

Der Lehrdorn umfaßt einen Außengewindeabschnitt 83 mit Präzisionsgewinde, das in das Innengewinde der Gewindemuffe 18b, die z. B. in der Fabrik auf ein Ende eines Rohrabschnitts 18a aufgeschraubt wurde, eingreift. Auf dem Gewindeabschnitt 83 des Lehrdorns 82a ist eine Meßbuchse 85 mit einem Umfangsflansch 87 befestigt. Der Flansch umschließt den Gewindeabschnitt 83 und ist in radialer Richtung davon beabstandet, so daß ein Ringkanal gebildet ist, der das Ende der zu vermessenden Gewindemuffe aufnimmt.

Der Flansch 87 weist einen Ausschnitt 84a auf, durch den das äußerste Ende der Gewindemuffe 18b sichtbar ist, wenn der Lehrdorn in die Gewindemuffe eingedreht und handfest damit verschraubt ist. Wie bereits erwähnt, ist der Ausschnitt so bemessen und angeordnet, daß, wenn die Enden der Gewindemuffe durch den Ausschnitt sichtbar sind, die Gewindemuffe den API-Normen entspricht.

Alle anderen Teile und die Arbeitsweise der Einrichtung zum Vermessen und Markieren von Gewindemuffen entsprechen den Teilen und der Arbeitsweise der bereits erläuterten Einrichtung zum Vermessen und Markieren von Rohrabschnitten.

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Was die Ringlehre und den Lehrdorn (vgl. die Fig. 2a-1O) anbelangt, so v/ird die gesamte Markierungsracchanik längs dem Träger 50 in Richtung zu den Meßlehren verschoben, sobald die Drehbewegung der Meßlehren aufhört. Um eine solche Bewegung zu ermöglichen, wird zuerst die Bremsmechanik 98 (vgl. l⁽¹ig. 3) gelöst; diese wird wieder festgelegt, wenn die Räder 135 und 156 in den Nuten bzw. 142a liegen. Diese Räder gelangen automatisch in Deckung mit der Nut, da sich die Markierungseinheit in axialer Richtung mit der Meßlehre bewegt.

Der Markierungsstreifen 128 steht dann in Markieranlago mit der Außenfläche des Rohrstücks in einem vorgegebenen Längsabctand von der Handfcst-verschraubungsebene.

Durch Betätigen des Handgriffs 96 werden dann der Träger 30 und das Markierungsrad 124 in eine UmIaufbewegung um den Rohrabschnitt 18 oder die Gewindemuffe 18b versetzt, wobei das Markierungsrad während des Umlaufens sich um seine Achse dreht, so daß der Markierungsstreifen 128 die Oberfläche des Rohrabschnitts oder der Gewindemuffe markiert. Somit wird eine nahezu ununterbrochene Umfangsmarkierung auf die Außenfläche des Rohrstücks oder der Gewindemuffe in vorgegebenem Abstand von der Umlaufbahn 142 oder 142a und daher in vorgegebenem Abstand (der durch die Länge der Buchse 138 oder einer Buchse 138a nach Fig. 10 bestimmt ist) von der Handfest-Verschraubungsebene der Meßlehre und von der Handfest-Verschraubungsebene des vermessenen Rohrstücks 18 oder der Gewindemuffe 18b aufgebracht.

Um die Drehbewegung des Trägers 30 aufgrund der Betätigung des Handgriffs 96 zu ermöglichen, wird der

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Kipphebel 162 zuerst von Hand in eine solche Richtung geschwenkt, daß der Haltearm 178 (vgl. Fig. 2a) freigegeben v/ird und sich aus der Stellung nach den Fig. 2a und 9 bewegen kann. Die Drehbewegung des Trägers 30 und der Markiereinheit setzt sich um etwas weniger als 360° fort, bis der Haltearm 178 die zweite Arretierstange 182 des Kipphebeis I62 berührt und aufnimmt. Der Träger 30 v/ird dann in einer zweiten Stellung gehalten.

Nach beendetem Markieren v/ird die Bremse 98 gelöst. Die Markiereinheit v/ird dann in Radialrichtung von der Meßlehre zurückgezogen und bewegt sich nach axial außen auf dem Träger 30. Dann wird die Einheit in dieser Ruhelage durch einen zweiten Arbeitsschritt der Bremse 98 arretiert. Nun wird der Druckluftmotor 70 in Rückv/ärtsrichtung betätigt und zieht die Ringlehre 82 oder den Lehrdorn aus der Handfest-Verschraubungslage auf dem Rohrstück bzw. in der Gewindemuffe zurück. Die Einrichtung ist dann zum Vermessen und Markieren eines weiteren Rohrstücks bereit, da die Rückv/ärts-Antriebsbewegung der Meßlehre eine Axialverschiebung bewirkt, die die Buchse 74 etc. in die Ausgangsstellung zurückbringt, in der sich die Meßlehre relativ nahe dem Zahntriebgehäuse 54 befindet.

Beim nächsten Markiervorgang wird die Markierungseinheit um das Rohrstück in Gegenrichtung gedreht, da sie aus der zweiten ihrer beiden Arretierstellungen gedreht wird. Dadurch wird ein überflüssiges Bewegen vermieden,

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da der Träger der Harkierungseinheit nur gedreht wird, wenn ein Karkieren erfolgen soll.

liei einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung ist für den Träger 30 nur ein Arretierglied vorgesehen. Der Träger droht sich daher für jedes Rohrstück oder jede Gewindemuffe um volle 360°. Beim nächsten Rohrstück bzw. der nächsten Gewindemuffe dreht sich der Träger entweder in der gleichen oder in Gegenrichtung um 360°. Es ist in keinem Fall erforderlich, den Träger leer drehen zu lassen, d. h., wenn keine Markierung erfolgt.

Die Markierung erfolgt um wenigstens 180° (also um den halben Umfang des Rohrglieds) und sollte um nahezu 360 verlaufen. Dadurch wird das Messen (vgl. Pig. 11), das am Bohrloch erfolgt, sehr erleichtert, da immer zwei in Axialrichtung einander gegenüberliegende Markierungslinien vorhanden sind. Außerdem ist es in diesem Pail nicht notwendig, daß ein Bediener immer um die Rohrverbindung herumläuft.

Das Verfahren nach der Erfindung wird bevorzugt unter Anwendung von genormten Verbindungsdrehkräften entsprechend den API-Normen (API = American Petroleum Institute) zum Herstellen von Verbindungen am Bohrloch ausgeführt. Solche Drehkräfte für unterschiedliche Arten, Größen usw. von Steigrohren sind in der API-Veröffentlichung RP CM, 10. Auflage, März 1973, "API Recommended Practice for Care and Use of Casing

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and Tubing" angegeben. Es ist zu beachten, daß diese API-Veröffentlichung "maximale", "minimale" und "optimale" Drehkräfte angibt. Eine dieser drei Drehkräfte wird ausgewählt und als vorbestimmte VerbinoungG-drehkraft für jede Verrohrung entsprechend den· Wünschen der Bedienungsperson verwendet.

Wenn die API-Drehkräfte verwendet werden und wenn die Verschraubung ordnungsgemäß ist, d. h. wenn die Eindringtiefe des Gewindebolzens in die Gewindemuffe relativ zu der Ist-Handfest-Verschraubungsebene nicht der nominellen liandfest-Verschraubungsebcne ordnungsgemäß ist, so steht fest, daß sowohl die Drehkraft als auch die Verschraubung ordnungsgemäß sind. Damit steht fest, daß die Verbindung ordnungsgemäß hergestellt wurde.

Die richtige Anzahl (Ii) Windungen an der lst-1'.andfest-Verschraubungsebene vorbei wird empirisch festgelegt. Solche empirischen Bestimmungen werden z. h. beim Vermessen und Auswerten der Lagen der Markierungen 11 und 13 mittels der Karte G (vgl. die Fig. 1 und 11) angewandt. Die empirischen Bestimmungen sind die Ergebnisse aus dem Zusammenfügen vieler Verbindungen jeder Art, Güte, Größe etc.

Um z. B. die empirischen Werte in bezug auf eine bestimmte Art, Größe und Güte einer Verrohrung mit der optimalen API-Drehkraft zu erhalten, wird zuerst eine große Anzahl solcher Verbindungen im Ölfeld unter Anwendung dieser "optimalen" Drehkraft hergestellt.

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Bevor also jede Verbindung zusammengefügt wird, wird jedes Rohrstück und jede Gewindemuffe vermessen und markiert, wie oben erläutert wurde. Es hat sich gezeigt, daß bei den meisten so zusammengefügten Rohrverbindungen der Abstand S (vgl. Fig. 1) in eiriem bestimmten engen Bereich liegt. Bei einigen der so hergestellten Verbindungen liegt der Abstand S jedoch außerhalb dieses Bereichs, was schlechte Verbindungen anzeigt. Die Verbindungen, bei denen der Abstand S innerhalb des engen Bereichs liegt, sind ordnungsgemäße Verbindungen, die der Idealverbindung angenähert sind.

Um festzustellen, wann die vorbestimmte Soll-Drehkraft erreicht ist, die z. B. die "optimale" Drehkraft nach API ist, wird eine Drehkrafterfassungselnheit, z. B, ein Drehkraftmesser, verwendet.

Die Meßkarte C (vgl. Fig. 11) ist so ausgelegt, daß die Mitte des Ausschnitts 27 in der Mitte des angegebenen engen Bereichs liegt. Die Oberkante (vgl. Fig. 11), die den Ausschnitt 27 begrenzt, liegt am einen Ende des engen Bereichs, und die Unterkante des Ausschnitts 27 liegt am anderen Ende dieses Bereichs.

Nachdem die Meßkarte C so ausgelegt wurde, wird sie zum Vermessen und Auswerten einer großen Anzahl anderer Verbindungen zwischen Rohr- und Gewindemuffenabschnitten gleichen Typs, gleicher Größe und Güte verwendet, wobei die gleiche Drehkraft nach API angewandt wird (z. B.

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die "optimale" Drehkraft). Wenn daher die Markierungslinie 11 (vgl. Fig. 11) nicht im Ausschnitt 27 liegt, ist die Verbindung untauglich. D. h., die Markierungslinien 11 und 13 auf solchen Verbindungen, deren Eindringtiefe falsch ist, liegen außerhalb der Tol-eranzgrenzen der Karte C.

Da die Markierungslinien 11 und 13 relativ zu den tatsächlichen Handfest-Verschraubungsebenen angeordnet sind, wird während der Herstellung einer Verrohrung unmittelbar ersichtlich, ob eine bestimmte Gewindeverbindung "untauglich" ist, und zwar, weil die vorgegebene Drehkraft (z. B. die "optimale" Drehkraft nach API) ein Ineinandergreifen erzeugt, das nicht innerhalb der von der Karte C erlaubten Toleranzgrenzen liegt.

Um sicherzustellen, daß die Meßlehren (Ringlehre und Lehrdorn) richtig in Handfest-Verschraubungslagen sitzen, werden die Gewinde auf dem Rohrstück und der Muffe vor dem Vermessen gereinigt. Dies erfolgt etwa durch Lösungsmittel, eine Drahtbürste und einen Druckluftstrahl.

Die Erfindung bietet den wesentlichen Vorteil, daß sie mit API-genormten Gewinden einschließlich solcher mit Dreieckquerschnitt (vgl. Fig. 1), die jedoch als "rund" bezeichnet werden, anwendbar ist. Es ist keine bestimmte Gewindeart oder -form erforderlich. Die Gewinde können auch sägezahnförmig oder quadratisch sein.

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Es ist darauf hinzuweisen, daß auch bei der Anwendung von Teilen der Einrichtung nach der Erfindung vorteilhafte Ergebnisse erzielbar sind. Z. B. kann die Einrichtung und das Verfahren auch nur zum Vermessen von Rohrstücken und/oder Muffen verwendet werden. '

Ferner können auch nur das Rohrstück und/oder die Gewindemuffe markiert werden. Wenn z. B. das Rohrstück markiert ist, wird die Markierung am Bohrloch dazu verwendet, in bezug auf einen Teil wie etwa das Ende der Gewindemuffe anzuzeigen, ob die Verschraubungstiefe den Sollwert erreicht hat. Die Länge der Buchse 138 der Markierungseinheit wird erwünschtenfalls geändert, um die Markierungspositionen zu ändern, wodurch die Bezugnahme auf das Muffenende erleichtert wird. Die aufgezeichnete Markierungslinie ist bevorzugt breit anstatt schmal, wobei die Breite eine empirisch festgelegte Toleranz angibt. Die Lage der Markierung wird ebenfalls empirisch bestimmt. Die Markierung nur des Rohrstücks oder der Gewindemuffe ist zwar der Doppelmarkierung beider Teile unterlegen, jedoch noch immer vorteilhaft im Vergleich zum Stand der Technik.

Entsprechend dem vorstehend erläuterten Verfahren werden das Rohrstück und die Gewindemuffe oder andere konische Gewindeteile am Bohrloch ineinandergeschraubt, bis die vorgegebene So11-Drehkraft, z. B, die optimale Drehkraft nach API, erreicht ist, die durch den Drehkraftmesser erfaßt wird. Dann wird festgestellt, ob das Ende der Gewindemuffe mit der aufgebrachten Markierungslinie deckungsgleich ist. Wenn dies der Fall

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ist, ist die Verbindung tauglich, andernfalls ist sie untauglich. Anstatt einer Deckungsgleichheit des Rohrendes mit der Markierungslinie bei einer tauglichen Verbindung kann das Verhältnis auch so gestaltet sein, daß nach Beaufschlagen des Rohrstücks und der Gewindemuffe mit einer vorgegebenen Verbindungsdrehkraft das Ende der Gewindemuffe einen vorgegebenen Abstand von der Markierungslinie hat, wenn die Verbindung tauglich ist. Dieser vorgegebene Abstand wird dadurch erzielt und ist auch dadurch bekannt, daß die Lage der Rohrmarkierungsmittel in bezug auf die Handfest-Verschraubungsebene der Meßlehre geändert wird.

Ein anderes Verfahren besteht darin, die Gewindemuffe an Ort und Stelle mit einem geeigneten Werkzeug auf das Rohrstück zu schrauben und die Verbindungsdrehkraft durch einen geeigneten Drehkraftmesser zu überwachen. Das Aufschrauben der Gewindemuffe auf das Rohrstück wird so lange fortgesetzt, bis die erfaßte Drehkraft einen vorgewählten Wert erreicht. Wenn, wie bereits erwähnt, das Muffenende dann mit der aufgebrachten Markierungslinie deckungsgleich ist, so ist die Verbindung tauglich. Wenn jedoch das Gewindemuffenende dann die Markierungslinie nicht erreicht hat, wird die Drehkraft bis zur Obergrenze eines Soll-Drehkraftbereichs erhöht, wobei diese Obergrenze z. B. das 1,25fache der optimalen Drehkraft beträgt. Wenn das Gewindemuffenende trotz Beaufschlagung mit der erhöhten Drehkraft die Markierungslinie immer noch nicht erreicht hat, ist die Verbindung untauglich.

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Wenn umgekehrt das Muffenende sich vollständig über die aufgebrachte Markierungslinie bewegt, bevor die erfaßte Drehkraft einen unteren Grenzwert erreicht hat, so daß kein Teil der Markierungslinie mehr sichtbar ist, so ist die Verbindung untauglich. Diese untere Grenze des Drehkraftbereichs kann z. B. das O,75fache der optimalen Drehkraft betragen.

Es ist also ersichtlich, daß entsprechend den vorstehenden Erläuterungen die erfaßte Drehkraft relativ zur Verschraubungs tiefe überwacht wird. Dieses Ineinandergreifen der Gewindeteile wird unter Bezugnahme auf die aufgebrachte Markierungslinie festgelegt, die ihrerseits unter Bezugnahme auf die Meßlehre bzw. die Handfest-Verschraubungs· ebene aufgebracht wurde. Sowohl die Drehkraft als auch das Ineinandergreifen werden überwacht, und zwar die Drehkraft mittels eines Drehkraftmessers und die Stellung mittels der auf die Meßlehre bezogenen Markierung. Ein bestimmter Drehkraftbereich und ein bestimmter Bereich von Verschraubungetiefen werden als annehmbar angesehen. Solange also Drehkraft und Verschraubungstiefe innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegen, wobei die Verachraubungstiefe durch die auf die Meßlehre bezogene Markierungslinie bestimmt wird, ist die Verbindung tauglich.

Der Grad der Verschraubungstiefe bzw. des Ineinandergreifen der Gewindeteile kann relativ zu der meßlehrenbezogenen Markierungslinie sehr genau gemacht und die Drehkraft so erfaßt werden, daß ersichtlich ist, ob sie innerhalb eines Soll-Bereichs, z. B. zwischen dem O,75fachen und dem 1,25fachen der optimalen Drehkraft, liegt. Dies kann

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ζ. B. dadurch geschehen, daß die Markierungslinie auf dem Rohrstück relativ schmal gemacht und das Verdrehen unterbrochen wird, wenn das Muffenende mit der Markierungslinie deckungsgleich ist. Dann wird die erfaßte Drehkraft abgelesen, um festzustellen, ob sie innerhalb des genannten Bereichs liegt.

Wenn sowohl das Rohrstück als auch die Gewindemuffe vermessen und markiert werden, was das bevorzugte Verfahren ist, wird das genaue Ineinandergreifen der Gewindeteile, bezogen auf die meßlehrenbezogenen Markierungslinien auf beiden Gewindeteilen, dadurch erzielt, daß das Verdrehen fortgesetzt wird, bis die beiden Markierungslinien einen vorgegebenen Längsabstand voneinander haben. Dieser Längs- oder Axialabstand ist der ausgewählte Abstand, mit dem der optimale Gewindeeingriff erzielbar ist. Dann wird festgestellt, ob die Drehkraft innerhalb des Soll-Bereichs liegt, also z. B. zwischen dem O,75fachen und dem 1,25fachen des Optimalwerts. Wenn die Drehkraft bei dem angegebenen Grad des Gewindeeingriffs innerhalb des Soll-Bereichs liegt, so ist die Schraubverbindung tauglich.

Die Markierung braucht nicht unbedingt eine Färb- oder Tintenmarkierung zu sein, sondern kann z. B. ein Klebeband sein; auch Einritzungen usw. sind Markierungen. Die Markierung braucht auch nicht für das Auge sichtbar zu sein, solange sie nur am Bohrloch durch eine geeignete Einrichtung erfaßbar ist. Die Markierung kann magnetisch, radioaktiv od. dgl. sein. Sie braucht auch nicht ununterbrochen zu verlaufen, sondern kann etwa eine Strichlinienmarkierung sein.

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Wenn die Kupplung bereits vorher mit einem Ende eines Rohrabschnitts verbunden wurde, was häufig der Fall ist, so wird die aus Rohrabschnitt und Gewindemuffe bestehende Kombination als ein einziger Rohrabschnitt (Rohrelement) betrachtet, der ein Gewindemuffenende aufweist.

Die eingangs angegebene Gleichung S = K^ +Kp- NP wurde unter der Annahme angegeben, daß die Markierungslinie 13 (vgl. Fig. 1) auf der vom gewindelosen Hauptteil des Rohrabschnitts fernen Seite der Handfest-Verschraubungsebene 14, d. h. rechts von der Ebene 14 in Fig. 1, liegt. Wenn die Markierungslinie 13 auf der Ebene 14 läge, wenn die Gewinde handfest verschraubt sind, dann wäre Kp = O. Wenn die Markierungslinie auf der linken Seite der Ebene 14 (Fig. 1) läge, wäre K₂ eine negative Zahl.

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Claims (9)

3751 -^- 27 A A163 Patentansprüche

1. Einrichtung zum Vermessen eines ein Gewinde aufweisenden Rohrstücks oder einer Gewindemuffe,

gekennzeichnet durch

ein eine Achse aufweisendes Tragglied (20), das am Gewindeteil (18, 18b) lösbar sicherbar ist,

eine am Tragglied (20) angeordnete Gewindelehre (22), die um die Traggliedachse drehbar und längs dieser verschiebbar ist, und

eine Markierungseinheit (32) zum Markieren des Gewindeteils (18, 18b) an einer vorbestimmten Stelle in bezug auf die Gewindelehre (22).

2. Verfahren zum Vermessen eines konischen Gewindes eines Rohrabschnitts,

gekennzeichnet durch

Haltern eines Tragglieds durch das zu vermessende Rohrstück derart, daß die Achse des Tragglieds mit derjenigen des Rohrstücks zusammenfällt,

Haltern einer Gewindelehre, die aus einer Klasse von Ringlehren und Lehrdornen ausgewählt ist, auf dem Tragglied koaxial mit dem Rohrstück, und

Verschrauben der Gewindelehre relativ zu dem Rohrstück, bis ein vorgegebenes Verschraubungsverhältnis erreicht ist, wobei die Verschraubung durch relatives Verdrehen zwischen der Gewindelehre und dem Rohrstück bewirkt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Verfahren zum exakten Verbinden konischer Rohrstück-Gewindeabschnitte durch Herstellen von Schraubverbindungen, die mit vorgeschriebener Verbindungsdrehkraft richtig ineinandergreifen,

gekennzeichnet durch

a) Bereitstellen von zwei Rohrstücken, deren eines einen konischen Gewindebolzen und deren anderes eine komplementäre konische Gewindemuffe aufweist, wobei wenigstens eines der Rohrstücke an einer vorbestimmten Stelle vorher markiert und diese Stelle unter Anwendung einer dem Gewinde des Rohrstücks zugeordneten Gewindelehre festgelegt wurde,

b) Verschrauben der beiden Rohrstücke,

c) Bestimmen des Verschraubungsgrads der Rohrstückgewinde unter Ausnutzung der Markierung auf dem einen Rohrstück,

d) Bestimmen der End-Verbindungsdrehkraft mittels eines Drehkraftmessers,

e) Feststellen der Tauglichkeit der Gewindeverbindung, wenn der Verschraubungsgrad sowie die End-Verbindungsdrehkraft innerhalb der für Typ, Größe, Gewicht und Güte des Rohrstücks vorgeschriebenen Bereiche liegen, und

f) Feststellen der Untauglichkeit der Gewindeverbindung, wenn entweder der Verschraubungsgrad oder die End-Verbindungsdrehkraft nicht innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegen.

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3751 - * -3 27 A A163

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß es relativ zu den beiden Rohrstücken durchgeführt wird, wobei beide Rohrstücke an vorbestimmten Stellen markiert sind, die unter Anwendung von dem Bolzengewinde des einen Rohrstücks bzw. dem Muffengewinde des anderen Rohrstücks zugeordneten Gewindelehren festgelegt sind, und daß der Verfahrensschritt c) unter Ausnutzung beider Markierungen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrstücke in eine vorgegebene Soll-Lage, die durch die Markierung bestimmt ist, verschraubt werden, und daß anschließend festgestellt wird, ob die End-Verbindungsdrehkraft innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegt.

6. Verfahren zum Verbinden konischer Gewindeverbindungen in Rohrstücken mit vorgeschriebenem Verschraubungsgrad und vorgeschriebener Drehkraft,

gekennzeichnet durch

Schrauben einer Meßlehre auf wenigstens eines der konischen Gewinde in eine vorgegebene Stellung,

Markieren des ein konisches Gewinde aufweisenden Rohrabschnitts an einer relativ zu der vorgegebenen Meßlehrenstellung vorgegebenen Stelle,

Verschrauben des markierten Rohrabschnitts und eines komplementären konischen Rohrgewindeabschnitts,

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Fortsetzen des Verschraubens, bis ein vorgegebenes Verhältnis erreicht ist, und

Bestimmen der Untauglichkeit der Schraubverbindung, wenn entweder die Verbindungsdrehkraft oder die Lage der Markierung nicht vorschriftsmäßig ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem vorgegebenen Verhältnis die erfaßte Verbindungsdrehkraft einen Sollwert hat.

8. Verfahren zum Herstellen von aus Rohrabschnitten bestehenden Verrohrungen, wobei jeder Rohrabschnitt an jedem Ende ein konisches Gewinde aufweist, daß mit dem komplementären konischen Gewinde des nächstfolgenden Rohrabschnitts verbindbar ist,

gekennzeichnet durch

Vermessen eines der Gewindeenden jedes Rohrstücks,

Aufbringen eines Zeichens, das anzeigt, wo die Meßlehre auf jedem der vermessenen Gewindeenden sitzt,

Verschrauben jedes vermessenen Gewindeendes mit einem komplementären Gewindeende zum Herstellen von Schraubverbindungen, und

Ausnutzen des Zeichens und der Verbindungsdrehkraft jeder Schraubverbindung zum Feststellen der Tauglichkeit der Verbindung.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeichen eine Markierung verwendet wird, die auf jedem Rohrabschnitt an einer Stelle aufgebracht ist, die durch die Ist-Handfest-Verschraubungsebene bestimmt ist, die ihrerseits durch die Meßlehre 'bestimmt ist.

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