DE3016745A1

DE3016745A1 - Vorrichtung zur sicherung eines rohrstuecks o.dgl. gegen axiale drehung

Info

Publication number: DE3016745A1
Application number: DE19803016745
Authority: DE
Inventors: Emery Lee Eckel
Original assignee: Eckel Manufacturing Co Inc
Current assignee: Eckel Manufacturing Co Inc
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1980-11-27
Also published as: GB2049517B; NO801246L; CA1137972A; GB2049517A; DE3016745C2; US4290304A; NL8002502A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gegenhalte-Motorzange (back-up power tong) der üblicherweise auf Ölfeldern in Verbindung mit einer zusätzlichen Motorzange zur Herstellung und Trennung von Schraubverbindungen zwischen Bohrrohren, Futterrohren, Rohrleitungen und dgl. verwendeten Art, speziell eine Vorrichtung zur Sicherung eines Rohrstücks o. dgl. gegen axiale Drehung. -

Die Verwendung von Motorzangen ,für das Verbinden und Trennen eines Bohrrohrstrangs oder eines Futterrohrabschritts ist an sich bekannt. Beim Einsatz solcher Motorzangen «/erden typischerweise die üblichen Bohrgerüst-Zangen zum Festhalten des unteren Abschnitts.der herzustellenden Rohrverbindung yerwendet. Es sind jedoch erst in jüngster Zeit mit außerordentlich großem Drehmoment arbeitende Motcrz;angen verfügbar geworden; bei Ausübung außerordentlich großer Drehmomente auf eine Rohrverbindung bzw. -kupplung sind hierbei

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die üblichen, nicht motorgetriebenen Bohrgerüst-Zangen in allgemeinen sehr groß und schwierig zu bedienen, wenn sie robust genug sein sollen, um den auftretenden großen Drehmomenten zu widerstehen. Wenn eine Gegenhalte-Motor-Ziinge unter einem großen Drehmoment eingesetzt werden soll, sollte diese vorzugsweise so ausgebildet sein, daß die Motorzange möglichst dicht an der Gegenhaltezange an der Rohrverbindung angesetzt werden kann. Dies gilt speziell für das Arbeiten mit Bohrrohr, weil dabei nur Zapfen und Muffe (pin and box) aus Werkstoffen spezieller Güte bestehen und die Kopfteile der beiden Einheiten a,n diesen Flächen angreifen müssen.

Beim Einsatz einer Gegenhaltezange mit einet Motorzange ist es auch vorteilhaft, tJas. relative Drehmoment zwischen den beiden Einheiten bei der Rohrverbindung, ^^ei%^fc~ zustellen; infolgedessen ist es günstig, die beiden Einheiten mit einem gewissen gegenseitigen. Freiheitsgrad auszustatten, so daß eine Relativdrehmpmentmessung zwischen ihnen vorgenommen werden kann. Zeitweilig tritt bei der Herstellung eines Bohrlochs der FaJp, ein, daß beim Verbinden oder Trennen eines Bohrrohrstrangs dieser durch die Backen oder Keilklemmen im Drehtisch der Bohrplattform nicht sicher festgehalten wird und der Bohrstrang infolgedessen in das Bohrloch herabzurutschen beginnt. Wenn dieser Fall bei Verwendung herkömmlicher Gegenhaltezangen eintritt, können letztere ernstlich beschädigt werden, weil sie vom Bohrgerüst (rig) weggezogen werden und auf dem Boden der Bohrplattform aufschlagen.

Greifbacken Die erfindungsgemäße Gegenhaltezange u/eist Gleitköpfe bzw.ν

(sliding heads) auf, die durch spezielle Kurven- bzw. Abwälzflächen betätigt werden, um eine hohe Drehmomentleistung sicherzustellen. Ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Motor dient dazu, die Gegenhaltezange an der

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Rohrverbindung fest am untersten Rohrstück angreifen zu lassen. Eine ausbaubare Käfigplatte, welche die Greifbacken trägt, ist so ausgebildet, daß sich die Backen in der Gegenhaltezange möglichst nahe an deren_: Oberseite befinden, so daß Motorzange und Gegenhaltezange sehr dicht nebeneinander angeordnet werden können.

An der Unterseite der Gegenhaltezange sind hydraulisch betätigte Hebelarme vorgesehen, um die Käfigplatte im Hauptteil der Gegenhaltezange in ihrer Lage zu halten. Die hydraulisch betätigten Hebel- oder Haltearme (hold-uparms) besitzen eine vorbestimmte Haltekraft, wobei dann, wenn diese Kraft überschritten wird, z.B. wenn der Bohrstrang in das Bohrloch zurückrutscht und Gegenhalte- und Motorzange mitzunehmen bestrebt ist, die Hydraulikzylinder der Haltearme entlastet werden. Infolgedessen können sich Käfigplatte und Backenanordnung vom Körper oder Hauptteil der Gegenhaltezange trennen. Auf diese. Weise wird nicht nur ein Schutz für die Ausrüstung, sondern auch Sicherheit für das die Gegenhaltezange bedienende Personal geboten. Ein Motor oder Hydraulikzylinder dient zum Drehen der die Backen tragenden Käfigplatte relativ zu der speziellen Abwälzfläche^ um dabei die Backen in Eingriff mit dem festgehaltenen Rohrstück zu bringen.

Eine kurbelbetätigte Stützzapfenahordnung (backing: pin assembly) dient, zur Ausrichtung eines Anschlags"an der richtigen Seite eines Stützansatzes oder -lappens in der Weise, daß sich nach dem-Freidrehen der Backen vom Rohr die Käfigplattenanordnung dreht, bis sie auf die Öffnung in der Zange ausgerichtet ist und diese vom Rohr abgenommen werden kann.

Aufgabe ider Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Gegenhaltezange mit Gleitköpfen bzw. Greif- oder Spannbacken, durch welche ein hohes Drehmoment zum Fest-

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halten bzw. Verspannen eines Bohrrohre o. dgl· auegeübt werden kann.

Diese Gegenhaltezange soll dabei eine Lastmeßzelle (load cell) aufweisen, mit welcher das relative Drehmoment Zwischen der Motorzange und der Gegenhaltezange meßbar tat«

Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung eines Verfahrens zur Messung des Drehmoments, das durch eine Motorsange auf. ein Bohrrohr o. dgl. ausgeübt Wird.

Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Gegenhaltezange mit einer lösbaren Backenanordnung, die beim überschreiten einer vorbestimmten Kraft vom Körper bzw. Hauptteil der Gegenhaltezange lösbar ist·

Die genannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur SM' cherung eines Rohrstücks o. dgl. gegen axiale Drehung erfindungsgemäß gelöst durch ein fest um einen Teil des Rohr· stücks herum ausrichtbares, ringartiges Element, durch min* destens ein zwischen dem Ringelement und dem Rohrstück radial bewegbares Greif(backen)element und durch eine Antriebseinrichtung, welche das Greifelement über einen Bogen bewegt und dabei einen Spanneingriff zwischen dem Ringelement und dem Rohrstück herstellt.

Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Messung des durch eine Motorzange auf einen drehbaren Teil eines Rohrstücks o. dgl. ausgeübten Drehmoments geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß an einem feststehenden Teil des Rohrstücks eine Gegenhaltezange unter Verhinderung einer Drehung derselben befestigt wird, daß eine Kraftmeßvorrichtung zwischen einen Teil der Motorzange und einen Teil der Gegenhaltezange eingesetzt wird und daß eine Dre-

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hung der Motorzange in einer Kreisbahn unter gleichzeitiger Drehung des drehbaren Teils des Rohrstücks ermöglicht wird, bis der genannte Teil der Motorrange mit dem genannten Teil der Gegenhaltezange in Berührung gelangt.

Im folgenden sind -'bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: -

Fig, 1 eine Seitenansicht einer Gegenhalte

zange gemäß der Erfindung in ihrem mit einer Motorzange zusammenwirkenden Zustand,

Fig. 2 ■ . - eine Aufsicht auf die Gegenhaltezange ■ . -"· gemäß Figv 1,

Fig; 3 eine Seitenansicht der Gegenhaltezange

■ gemäß Fig. 2,

Fig.. 4- einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen

Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine auseinandergezogenen perspektivi-

■ sehe Darstellung der Käfigplattenan-

ordnung mit den erfindungsgemäßen Gleitköpfen bzw·.- Greifbacken der Gegenhaltezange ,

Fig. 6 ...--- eine in weiter vergrößertem Maßstab und im

Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Teils der Gegenhaltezange mit Käfigplatten-Halteanordnung,

Fig. 7 eine Fig. 6 ähnelnde Darstellung der

Halteanordnung,.aus einer anderen Richtung gesehen,

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Fig. B eine perspektivische Darstellung

zur Veranschaulichung der Kurven- oder Abwälzflächen bei der erfindungsgemaßen Gegenhalte-Motorzange,

Fig. 9 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene,

vereinfachte Schnittansicht der das Rohrstück radial ergreifenden Bauteile in ihrem entlasteten Zustand und

Fig. 10 eine Fig. 9 ähnelnde Darstellung der

Bauteile gemäß Fig. 9 in ihrem am Rohrstück angreifenden Zustand.

Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Gegenhaltezange (back-up tongs) 10 in typischer Kombination mi± einer Motorzangfc (power tongs) 12 veranschaulicht. Die^vÖffnung der Zange ll wird durch Öffnen von Klappen 14 für die Aufnahme eines Rohrstücks, eines Futterrohrs oder eines Borrohrs 13 zugänglich gemacht. Ebenso wird die Öffnung der Gegenhaltezange 12 durch Üffnen von Klappen 16 für die Aufnahme eines ähnlichen Rohrs 15 zugänglich gemacht. Gegenhalte- und Motorzange sind mit Hilfe von vier großen Bolzen (posts) miteinander gekoppelt, die in den Hauptteil der Motorzange eingeschraubt sind. Zwei dieser Bolzen sind bei 18 und 20 dargestellt, und die Gegenhaltezange wird auf diesen Bolzen durch große Federn 22 und Muttern 24 gehalten. Wirkungsweise und Aufbau dieser Kupplungseinrichtung, sind nachstehend näher erläutert.

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Gegenhaltezange 10 nach Fig. 1. Die Klappeneinheit 16 bildet das Mittel zur Verriegelung der öffnung 30, welche das in Drehung zu versetzende Rohr aufnimmt. Zwei Gleitköpfe bzw. Backen 32 sind dabei

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auf passende Weise in einer auslösbaren oder ausbaubaren Käfigplattenanordnung 36 gehaltert, deren Einzelheiten noch näher erläutert werden sollen. Die Bohrungen für die großen Bolzen 18, 20 (Fig. 1) sind bei 38 angedeutet. Diese Bohrungen können einen den Außendurchmesser der Bolzen 18, 20 übersteigenden Innendurchmesser besitzen, so daß eine geringfügige Bewegung zwischen der Gegenhaltezange und der Haupt-Motorzange möglich'ist. Der Durchmesserunterschied zwischen den Bolzen und den Bohrungen sollte so groß sein, daß dann, wenn auf die Motorzange ein Drehmoment einwirkt, die Bolzen und die Bohrungswände nicht in solchem Ausmaß in gegenseitige Berührung gelangen, daß das Drehmoment über die Bolzen auf die Gegenhaltezange übertragen wird. Auf diese Weise kann eine genaue Drehmomentmessung zwischen Motor- und Gegenhaltezange mittels einer Lastmeßzelle (load cell) vorgenommen werden. Zu diesem Zweck ist ander Rückseite der Gegenhaltezange 10 .ein Ausleger 40 montiert, in welchem eine Lastmeßzelle 41 angeordnet ist, die mit einem an der Motorzange montierten, kastenförmigen Rahmen zusammenwirkt. Die Art und Weisedes Zusammenwirkens zwischen Ausleger 40 der Gegenhaltezange mit der Lastmeßzelle 41 und der Motorzange zur Durchführung einer Drehmomentmessung bei Herstellung einer Rohrverbindung wird nachfolgend noch näher erläutert werden.

Die Käfigplattenanordnung 36 wirkt mit speziellen Kurvenbzw. Abwälzflächen so zusammen, daß bei einer Relativdrehüng zwischen diesen Teilen die Backen, in Richtung des Zentrums der öffnung getrieben werden und dabei an dem zu verspannenden Rohr angreifen. Zu diesem Zweck sind Mittel vorgesehen, die eine begrenzte gegenseitige. Drehung zwischen Käfigplattenanordnung mit Backen und der speziellen Abwälzfläche ermöglichen, die zum Vortreiben der Backen in der gewünschten Richtung dient. Speziell ist zu diesem Zweck ein Zahnradsegment 42 vorgesehen, das an der speziellen Abwälzfläche angebracht ist, die auf die in der US-PS 4 084 453 beschrie-

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bene Weise ausgebildet sein kann. An einer Motorträgeranordnung, die relativ zum Zahnradsegment 42 bewegbar let, ist ein Ritzel 44 angebracht, das durch einen in Fig. 2 nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Bei Betätigung des Motors werden Ritzel 44 und Motorträger 46 um das Zahnradsegment 42 herum in Bewegung gesetzt, wobei der Motor und das Ritzel 44 am Zahnradsegment 42 ablaufen und dabei die Käfigpiattenan· Ordnung 46 mit sich mitnehmen. Bei der dargestellten Auefüh- , rungsform wird als Antriebsmotor ein Hydraulikmotor verwendet, der so ausgelegt ist, daß er seine Drehbewegung beim Erreichen eines vorbestimmten Hydraulikdrucks beendet· Ersieht-1 icherweise kann jedoch der Motor selbstverständlich sowohl durch Pneumatik- als auch durch Hydraulikdruck betrieben werden, wobei eine Druckabstellung auch bei einem pneumatischen System wirksam ist. Bei Verwendung eines Elektromotors bei dieser Anordnung kann ein Drehmomentmotor verwendet werden» bei dem eine StrommeQvorrichtung den Antriebsmotor abschaltet, so bald das Rohr festk/erspannt ist. Des Ausrücken der Gleitköpfe bzw. Backen vom Rohr wird nachstehend noch niher erläutert werden; die in den Motor eingebauten Druckanschläge bzw. -abstellelemente werden dabei auch beim Öffnen der Backen benutzt.

In abgewandelter Ausführungsform kann im Gegensatz zu derjenigen nach Fig. 2 eine Hydraulik- oder Pneumatikzylinder-. anordnung zum Verdrehen der Käfigplattenanordnung anstelle des Strömungsmittelmotors verwendet werden. Bei einer solchen Abwandlung könnte die Zylinderanordnung die Käfigplattenanordnung unmittelbar verdrehen, so daß das Zahnradsegment 42 und das Ritzel 44 weggelassen werden können.

Fig. 3 veranschaulicht die erfindungsgemäße Gegenhaltezange in Seitenansicht. Dabei sind 4 Füße, von denen 2 bei 60 und 62 dargestellt sind, an der Käfigplattenanordnung 36 angebracht, um die Gegenhaltezange z.B. beim Bohrkopfwechsel und auch während der Warteperiode zwischen einzelnen Arbeits-

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vorgängen auf dem Bohrgerüstboden abzustützen. Zwischen diesen Füßen 60, 62 ist eine der beiden Halteanordnungen 64 angeordnet, welche die Kafigplattenanordnung 36 am Hauptteil der Gegenhaltezange 10 haitext.' Fig. 3 veranschaulicht außerdem die Stützzapfenanordnung 66, die einen Kurbelanschlag für das Zusammenwirken mit einem an der Käfigplatte 36 montierten Stützansatz bildet, wodurch die Ausrichtung der Kafigplattenanordnung auf die öffnung 30 nach dem Zurückziehen der Backen vom Rohr ermöglicht wird. Ein Ausrichtzapfen 68 und eine mit einer geeigneten Bohrung versehene Lasche 70 wirken beim Zusammensetzen der Kafigplattenanordnung mit dem Hauptteil der Gegenhaltezange 1.0 nach einem Zerlegen dieser Einheiten miteinander zusammen. Der das Ritzel 44 gemäß Fig. 2 antreibende Hydraulikmotor 72 ist an einer Verlängerung 46 an der Rückseite der Gegenhaltezange 10 montiert.

In Fig. 4 ist der die spezielle Kurven- bzw. Abwälzfläche aufweisende und zum Verschieben der Backen dienende Kur »/ehV ring 90 im Schnitt dargestellt. Eine der beiden Backen 32 und 32A ist in der öffnung 30 angeordnet und mit Backenflächen versehen, die aus gehärtetem Stahl bestehen und.mit Riffelungen bzw. Verzahnungen versehen sind. Die Greifbacken 32 und 32A sind in Führungen in der Kafigplattenanordnung 36 verschiebr bar angeordnet, und die Käfigplattenanordnung 36 umfaßt einen oberen Plattenteil 94 und einen;unteren PlattenteiT 96, in welche entsprechende Nuten oder Durchgänge eingefräst sind, so daß mehrere bei 98 angedeutete Kurvenfühler zur Aufnahme der auf die Kafigplattenanordnung 36 übertragenen Quer- bzw. Seitenkräfte benutzt werden können. ^:

Der Motor 72 treibt das Ritzel 44 an, das seinerseits mit dem Zahnradsegment 42 kämmt. Für die Halterung des Motors 72 ist eine spezielle Halterung 10 vorgesehen. Die beschriebene Motorträgeranordnung 46 umfaßt die Halterung 100 und das

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an dieser angebrachte Ritzel 44. Das Zahnradsegment 42 ist typischerweise mit Hilfe von (Zylinder-)Kopfschrauben 102 am oberen Plattenteil 104 der Gegenhaltezange befestigt. An der Halterung 100 befestigte Rollen 103 laufen in Ausnehmungen im Nutsegment 104, so daß sich der Motorträger 46 relativ zum Zahnradsegment 42 verdrehen kann· Die Lasche 70 und der Ausrichtstift 68 sind ebenfalls in Fig. 4 sichtbat. Eine Kopfschraube 105, deren Kopf einen Kurvenfühler 98 bildet, dient zur Befestigung einer Platte 107 am speziellen Kurvenring 90.

In Fig. 5 sind die Käfigplattenanordnung 36 und die erfindungsgemäßen Gleitbacken 37 in auseinandergezogener -_Q perspektivischer Darstellung veranschaulicht, so daß sich die Arbeitsweise der Käfigplattenanordnung besser ver'detit,? liehen läßt. Der obere zylindrische Plattenteil 97 und der untere kreisförmige Plattenteil 96 der Käfigplattenanordnung 36 (Fig. 4) sind dabei beispielsweise mit Hilfe yon Schraubbolzen 124 aneinander befestigt. Dabei werden zwei Führungen 110 festgelegt, in denen die Gleitköpfe bzw. -backen 32 geführt sind. Jede Backe 32 besteht aus einem Hauptblock 112 und einer Rolle 114, die mittels eines Stifts oder Zapfens 116 drehbar am Hauptblock 112 angebracht igt. Eine der beiden Backenflächen bzw. -einsätze 92 aus gehärtetem Stahl ist in ihrer Beziehung zu einer Nut im Hauptblock 112 veranschaulicht, in welche sie eingepreßt ist. Jede Backe 32 wird in der Käfigplattenanordnung 36 durch eine Feder 118 in einer Rückziehstellung gehalten, wobei diese Feder mit einem Stift 120 zusammenwirkt, der mit Schiebesitz in eine Bohrung 122 im Hauptblock 112 eingesetzt ist. Das andere Ende der Feder kann auf passende Weise an der Oberseite der Käfigplattenanordnung 36 verankert sein, so daß die Feder die Backe 32 in der betreffenden Führung 110 der Anordnung

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in einer zurückgezogenen Stellung hält. Die Bohrung 122 ist nicht lotrecht geführt, sondern unter einem kleinen Neigungswinkel von z.B. 5° schräggestellt, so daß das mit der Feder 118 verbundene Ende des Stifts 120 etwasnäher an der Stahl-Backenfläche 92 liegt als sein anderes Ende. Der Stift 120 wird somit durch die Zugkraft der Feder 118 in der Bohrung 122 gehalten, und wenn die Feder 118 entspannt wird, läßt sich der Stift 120 ohne weiteres aus der Bohrung 122 herausziehen. Ein Keil 123 zur Erleichterung des Zusammenbaus der Anordnung ist in eine entsprechende Keilnut in den Platten 94 und 96 der Käfigplattenanordnung 36 eingesetzt. Das Zusammenwirken der Gleitbacken 32 und der betreffenden Rollen 114 mit dem Kurvenring 90 ist nachstehend näher erläutert. . . - .

Gemäß Fig. 5 ist der Stützansatz 130 mittels eines Befestigungselements 132 an der Unterseite des Käfigplattenteils 96 befestigt. Wie erwähnt, wirkt dieser Stützansatz 130 mit dem Stützzapfen oder -stift 66 gemäß Fig. 3 in der Weise zusammen, daß die Käfigplattenanordnung einwandfrei auf die Öffnung 30 ausgerichtet wird und somit die Gegenhaltezauge vom Rohrstück abgezogen werden kann. Fig. 5 veranschaulicht auch die Lasche 70, die mit dem Ausrichtstift 68 zusammenwirkt, um die, Käfigplattenanordnung 36 auf den Motorträger 46 auszurichten, wenn die Käfigplattenanbrdnung von der ■■ Gegenhaltezange getrennt worden ist.

In den Figuren 6 und 7 ist die erfindungsgemäße Halteeinrichtung 64 zur trennbaren Halterung der Käfigplattenanordnung 36 in der Gegenhaltezange10 im einzelnen veranschaulicht. Diese Einrichtung 64 umfaßt L-förmige Halterungen 140 und 142, die am unteren Plattenteil 143 der Gegenhaltezange mittels*'zweier Lagerböcke 144 und 146 und einer entsprechenden Achse 148 montiert sind. Die Lagerböcke 144 und 146 sind dabei auf passende Weise am unteren Plattenteil 143

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befestigt. Am untersten Teil der Halterungen 140 und befindet sich eine Hydraulikzylinder-Tragachse 150, die mittels eines Blocks 152 an einer Zylinder-Anschlagnianschette 154 angebracht ist, die am Schaft 156 eine« Hydraulikzylinders 158 befestigt ist. Das andere Ende dee Hydraulikzylinders 15Θ ist mittels zweier Schwenkblöcke 160 und 162 am oberen Plattenteil 159 der Gegenhaltezange befestigt· Die eine im wesentlichen L-förmige Gestalt besitzenden Käfigplatten-Halterungen 140 und 142 sind Jeweils mit dem einen Arm am unteren Plattenteil der Gegenhaltezange befestigt, während ihre anderen Enden jeweils mit einem Anschluß 166 versehen sind, an welchem Kurvenfühler o. dgl. angeschraubt sind, von denen zwei bei 168 und 170 dargestellt sind. Diese Kurvenfühler 168 und 170 legen sich an die Bodenfläche des unteren Plattenteils 96 an und tragen im Zusammenwirken mit dem Hydraulikzylinder 158 das Gewicht dieses Plattenteller ,,^ Obgleich gemäß Fig. 6 zwei Halterungen 140 und 142 vorgesehen sind, kann eine beliebige Zahl von Halterungen dieser Art verwendet werden, obgleich eine einzige Halterung für die zufriedenstellende Abstützung der Käfigplattenanordnung 36 nicht ausreichend 1st. Die Arbeitsweise dieser Halteeinrichtung wird später noch näher erläutert werden.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Gegenhaltezange ist nachstehend anhand der vorher erläuterten Figuren und zusätzlich anhand der Figuren 8 bis 10 beschrieben. Wenn unter Verwendung der erfindungensgemäßen Gegenhaltezange im Zusammenwirken mit einer Motorzange eine. Rohrleitungsverbincung hergestellt oder unterbrochen werden soll, werden die beiden Zangeneinheiten typischerweise mittels einer Kette oder einer Leine am Oberteil des Bohrgerüsts so, aufgehängt, daß sie anschließend in ihre vorgesehene Position geschwenkt werden können. Die Gegenhaltezange muß sodann am unteren der beiden zu verbindenden oder zu trennenden Rohrstücke verspannt werden, nachdem dieses Rohrstück in die öffnung 30 eingeführt und die Klappeneinrichtung 16 sicher verriegelt worden ist. Anschließend wird der Motor 72 betätigt, so daß

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sich das Ritzel 44 um das Zahnradsegment 42 herumjbewegt und dabei die Käfigplattenanordnung; mit einer Drehbewegung relativ zum Rohrsegment und zum Kurvenring 90 verschoben wird, wobei die Backen 32 und-ihre Rollen 114 aus einer neutralen Kurvenposition 118 in Eingriff mit " den Abwälzfläcnen 182 oder 184 bewegt werden. Ersichtlicherweise sind gemäß den Fig. 9 und 10 an der gegenüberliegenden Seite des Kurvenrings 90 entsprechende zweite Abwälzflächen für die Verlagerung einer der Backen 32 vorgesehen. Diese Kurven- bzw. Abwälzflächen 182 und 184.können nach der in der US-PS 4 084 453 beschriebenen "Kurvenwinkel"-Technik ausgebildet sein* Aufgrund der Abwälzflächen können sich die Backenflächen 92 so stark in.das Rohrstück einpressen, daß dieses bei Anlegung eines hohen Drehmoments mittels "der Motorzange nicht relativ-zur Gegenhaltezange rutscht. - ^::

In Fig. 9 befinden sich die Rollen 114 und 114A in ihren jeweiligen neutralen Kurvenpositionen 180 und IBOA. Die Gleitbacken 32 und 32A greifen daher nicht am Rohrstück an, so daß sich die Gegenhaltezange demzufolge in einer Neutralposition befindet.

Gemäß Fig. 10 hat sich aufgrund der Betätigung des Motors 72 das Ritzel 44 um das Zahnradsegment 42 herum bewegt. Dabei wurden die Backen 32 und 32A entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, wobei ihre Rollen 114 'bzw. 114A an den Kurven- bzw. 'Abwälzflächen. 182 bzw. 184a hochgelaufen sind. In Fig. 10 befinden sich diese Rollen am äußersten Ende der Abwälzflächen, wie dies bei einem Untermaß besitzenden Futterrohr.o. dgl. vorkommen kann. Bei der Bewegung der Rollen über die Abwälzflächen werden die Backen 32 und 32A radial gegen das Rohrstück vorgeschoben, wobei die Gegenhalte· zange sicher am Rohrstück verspannt wird. In Fig. 10 befin^·

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den sich die Teile in der Stellung, in welcher die Qegenhaltezange für das Trennen einer Rohrverbindung eingesetzt wird. Wenn zwei Rohrstücke miteinander verbunden werden sollen, werden die Rollen 114 und 114A auf die Kurven- bzw. Abwälzflächen 182A bzw. 184 zum Auflaufen gebracht.

Da der Motor 72 mit einer Druckentlastung bzw. Druckabstellung versehen ist, baut sich dann, wenn das Rohrstück fest verspannt ist, der im Motor herrschende Druck auf, so daß sich der Motor selbst abschaltet. Anschließend kann die mit der Gegenhaltezange zusammenwirkende Motorzange das obere Rohrstück erfassen und auf vorgesehene Weise verdrehen. Bei der Herstellung einer Rohrverbindung kann der die Druck- bzw. Lastmeßze.lle 142 tragende Ausleger 40 mit dem kastenartigen Abschnitt an der Motorzange zusammenwirken, wobei das an letzterer montierte Drehmoment-Meßgerät den Druck anzeigt, bei welchem die Rohrverbindung hergestellt ist. Auf diese Weise kann der Bedienungsperson angezeigt werden, daß ein ausreichend großes, Drehmoment zur Herstellung einer zufriedenstellenden Schraubverbindung ausgeübt worden ist, während auf diese Weise auch ein möglicherweise die Schraubverbindung beschädigendes übermäßige^ Drehmoment vermieden werden kann. Eine, derartige Drehmdmentanzeige ist außerdem genauer als eine Anzeige mittels eines an einer kurzen Leine (snub line) an der Motorzange angebrechtes Druckmeßgerät, da bei letzterem die Drehmomentanzeige in Abhängigkeit von der Stelle variiert, an welcher die genannte Leine befestigt ist.

Gemäß Fig. 1 weist die Motorzange bei der erfinduhgsgemäßen Anordnung einen Arm 41A auf, der zur Lieferung einer Drehmomentmessung die Lastmeßzelle 41 beaufschlagt. Da die Position der Lastmeßzelle relativ zur Gegenhaltezange und der Arm 41A relativ zur Motorzange festgelegt ist, liefert

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die Kraftmessung an der Lastmeßzelle 41 eine genaue Drehmomentmessung. Bei der Messung des von der Motorzange erzeugten Drehmoments mittels des obengenannten Druckmeß- ' geräts beeinflußt der von der Leine relativ zur Motorzange gebildete Winkel die Ausgangsanzeige. Bei der Trennung einer Rohrverbindung ist eine Drehmomentanzeige selbstverständlich nicht erforderlich. In diesem Fall bewegt sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Arm 41A von der Lastmeßzelle 41 hinweg. Die. Bewegung, zwischen Motor- und Gegenhaltezsnge ist jedoch begrenzt, weil die Bolzen 60, 62 bald an den Wänden der Bohrungen 38 anstoßen.

Nach Abschluß des Trenn- oder Verbindungsvorgangs müssen die Gleitbäcken vom unteren Rohrstück zurückgezogen werden. Zu diesem Zweck wird der Motor 72 in Gegenrichtung in Drehung versetzt, so daß die Backen 32 vom Rohrstück zurückgezogen werden. Der Motor dreht sich weiter in Gegenrichtung, bis der Stützansatz 130 mit der Stützstiftanordnung 66 in Berührung gelangt. Nach Abschluß dieses Vorgangs, wenn die Backen 32 durch die Federn 118 zurückgezogen worden sind, bleibt der Motor wiederum stehen, u/eil er aufgrund des Zusammenwirkens zwischen dem Stützansatz 130 und der Anordnung 66 den vorbestimmten, maximalen Strömungsmitteldruck erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt sind selbstverständlich die Käfigplattenanordnung 36 und der Kurvenring 90'mit ihren öffnungen am Schlitz 30 aufeinander ausgerichtet,'so daß die Gegenhaltezange vom Rohrstück zurückgezogen werden kann.

Im folgenden ist die Art und Weise beschrieben, auf welche die Gleitbacken 32 der erfindungsgemäßen Gegenhaltezange ausgewechselt werden können. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß ein Auswechseln der Gleitbacken erstens bei routinemäßiger Wartung und zweitens dann notwendig sein kann, wenn die Gegen-.

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haltezange bei einem Rohrstück oder Futterrohr eines anderen Durchmessers benutzt werden soll, Für welches entsprechend angepaßte Gleitbacken erforderlich sind. Beim Verspannen von Rohrstücken kleineren Durchmessers werden selbstverständlich größere Backen verwendet und umgekehrt· Bei einem solchen Aue* wechselvorgang kann die Gegenhaltezange auf ihren vier Füßen 60, S2 auf dem Bohrgerüstboden abgesetzt werden· In dieeam Zustand kann der Hydraulikkreis betätigt werden, um den Hydraulikzylinder 158 in der Halteeinrichtung 64 zu entlasten und dabei die Halterungen 140, 142 sich nach unten bewegen zu lassen, um die Käfigplattenanordnung 36 freizugeben· Hierauf kann der Hauptteil der Gegenhaltezange angehoben werden, so daO die Käfigplattenanordnung 36 auf den vier Füflen 60, 62 ruhend auf dem Bohrgerüstboden zurückbleibt. Danach können die Federn 118 ausgehakt und dadurch die Stifte 120 freigegeben werden, so daß letztere aus den Bohrungen 122 heraus^ gezogen werden können. Die Gleitbacken werden sodann aus der Käfigplatte herausgeschoben und durch neue Gleitbacken ersetzt. Im Anschluß daran wird der Hauptteil der Gegenhaltezange wieder auf die Käfigplattenanordnung 36 abgelassen. Bei diesem Zusammenbauvorgang muß sichergestellt werden, daß der mit der Bohrung verseheneAnsatz 70 sorgfältig so ausgerichtet wird, daß er den Zapfen oder Stift 68 aufzunehmen vermag. Hierauf werden durch Betätigung des Hydraulikkreises die Hydraulikzylinder 158 aktiviert, so daß die Halteeinrichtung 64 nach oben bewegt wird.und damit die Kurvenfühler 168 und 170 in Anlage an die Unterseite 96 der Käfigplattenanordnung 36 gebracht werden. Danach ist die Gegenhaltezange wiederum betriebsbereit.

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Claims

Patentansprüche

IJ Vorrichtung zur Sicherung eines Rohrstücks O, dgl. gegen axiale Drehung, gekennzeichnet durch ein fest um einen Teil des Rohrstücks herum ausrichtbares, ringartiges Element, durch mindestens ein zwischen dem Ringelement und dem Rohrstück radial bewegbares Greif(backen)element und durch eine.Antriebseinrichtung, welche das Greifelement über einen Bogen bewegt und dabei einen Spanneing.rif f zwischen dem Ringelement und dem Rohrstück herstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine lösbar innerhalb des Ringelements angeordnete und auf die Antriebseinrichtung ansprechende Trageinrichtung vorgesehen ist, welche das Greifelement über einen Kreisbogen um das Rohrstück und das Ringelement

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herum .und zur Herstellung eines Spanneingriffs zwischen Rohrstück und Ringelement radial bewegt. -_ .

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß-das Greifelement radial und bewegbar mit der Trag-

' einrichtung verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement mit mindestens einer exzentrisch

,(bogenförmig). gekrümmten Innenfläche zur Abstützung und zum Verkeilen des Greifelements gegen das Rohrstück bei einer Drehung der Trageinrichtung in der einen Richtung durch die Antriebseinrichtung versehen ist.

5. Vorrichtung nach.Anspruch 4,'dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement mit einer zweiten, exzentrisch gekrümmten Innenfläche versehen ist, welche das Greifelement abstützt und in Spanneing'rif f mit dem Rohrstück drängt, wenn die Trageinrichtung durch die Antriebs-· einrichtung in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird. ......

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,. dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung mit dem Ringelement so verbunden ist, daß sich die Trageinrichtung, und das Greifelement über einen (Kreis.-)Bogen um das Rohrstück, herum zu bewegen vermögen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichne:, daß mit dem Ringelement eine Meßeinrichtung zur Anzeige der Größe eines zwischen der Vorrichtung und dem Rohrstück auftretenden Drehmoments verbunden ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungseinrichtung zur lösbaren Verbindung der Trageinrichtung und des Greifelements mit dem Ringelement vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung die Trageinrichtung in Abhängigkeit von einer Längsbewegung des Rohrstücks vom Ringelement trennt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung die Trageinrichtung in Abhängigkeit von einer Längsbewegung zwischen dem Rohrelement und dem Greifelement vom Ringelement trennt.

11. Gegenhaltevorrichtung zur Festlegung mindestens eines ersten Abschnitts eines Rohrstücks o. dgl. gegen eine axiale Drehung zu einem anderen Abschnitt desselben unter dem Einfluß einer Rohrdrehvorrichtung o. dgl., insbesondere noch einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rahmenelement mit im wesentlichen kreisförmiger Gestalt und mit einem offenen Schlitz- oder Öffnungsteil zur Aufnahme des ersten Rohrstückabschnitts, durch ein sicher im Rahmenelement festgelegtes ringförmiges bzw.· Ringelement mit einem entsprechenden offenen Öffnungsteil zur Aufnahme des ersten Rohrstückabschnitts im Zusammenwirken mit dem Rahmenelement, durch mehrere auf Abstand angeordnete Spann- oder Greifelemente, die zwischen dem Ringelement und dem ersten Rohrstückabschnitt radial verschiebbar sind, und durch eine Antriebseinrichtung, um das Greifelement über einen Bogen um das Rohrstück herum und in

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Spanneingriff zwischen dem Ringelement und dem ersten Roh'rstückabschnitt zu bewegen.

1.2. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurchgekennzeichnet, daß das Rahmerielement dicht neben dem anderen Abschnitt des Rohrstücks mit der Rohrdrehvorrichtung '"Verbindbar"-"' ist. -

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine lösbar oder ausbaubar im Ringelement angeordnete und mit der Antriebseinrichtung verbundene Trageinrichtuhg, um die Greifelemente über einen'. (Kreis—)Bogen zu verdrehen und (dabei) radial zu bewegen -und einen Spanneingriff zwischen dem Ringelement und dem ersten Rohrstückabschnitt zur Verhinderung einer axialen Drehung durch die am anderen Rohrstückabschnitt angreifende Rohrdrehvorrichtung herzustellen. ·

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,; daß das Ringelement ein Teilringelement mit einem τ ersten-exzentrisch gekrümmten Innenflächenteil zur Abstützung und zum Verkeilen eines ersten Greifelements in.Radial--

' richtung gegen den ersten Abschnitt des Rohrstücks und • einem zweiten, entsprechenden, zum ersten Innenflächen-, teil auf Abstand angeordneten Innenflächenteil zum Abstützen und .Verkeilen eines zweiten Greifelements gegen". den ersten Rohrstückabschnitt, radial entgegengesetzt zum ersten Greifelement, bei einer Drehung der Trageinrichtung durch die Antreibseinrichtung zur Verhinderung einer axialen. Drehung beim Drehen des anderen Rohrstückabschnitts durch die Rohrdrehvorrichtung und Verbindungsdenker )mittel zur Verbindung des Teilringelements und

der Antriebseinrichtung aufweist.. :

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilringelement weiterhin einen dritten und einen vierten exzentrisch gekrümmten Innenflächenteil zur Abstützung und Verschiebung von erstem bzw. zweitem Greifelement in Radialrichtung entgegengesetzt zueinander gegen den ersten Rohrstückabschnitt bei einer Drehung der Trageinrichtung aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung die Trageinrichtung relativ zum Teilringelement und entgegengesetzt zur axialen Drehung des anderen Rohrstückabschnitts durch die Rohrdrehvorrichtung dreht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet» daß erster und zweiter Innenflächenteil dee Teilringelements die beiden Greifelemente entgegen einer im Uhrzeigersinn erfolgenden Drehbewegung des Rohrstücke und dritter und vierter Innenflächenteil die beiden Greifelemente entgegen einer entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgenden Drehung des Rohrstücks gegen dieses verkeilen bzu/. verspannen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet _t daß eine Drehmomentmeßeinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Rahmenelement verbunden und gegen die Rohrdrehvorrichtung andrückbar ist, um eine Anzeige für ein zwischen der Vorrichtung und der Rohrdrehvorrichtung auftretendes Drehmoment zu liefern.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Trageinrichtung und das Teilringelement lösbar verbindende Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung die Trageinrichtung und die Greifelemente bei einer Längsbewegung zwischen Rohrstück und .--■■ Greif elementen vom Teilringelement trennt.

21. Gegenhalte-Motorzange mit einem Rahmen, der einen Schlitz bzw.; eine Öffnung zur Aufnahme eines Rohrs aufweist, zum Verspannen eines· Rohrs zwecks Verhinderung einer Drehung desselben, gekennzeichnet durch einen am Rahmen befestigten und mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Rohrs v/ersehenen Kurvenring mit zwei an seiner Innenfläche vorgesehenen Kurven- oder Abwälzflächen, durch eine mit dem Kurvenring mitdrehbare und mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Rohrs versehene Käfigplattenanordnung, durch eine* Einrichtung zur lösbaren oder ausbaubaren Halterung de,r- Käfigplatte im Kurvenring, durch zwei in der Käfigplattenanprdnung montierte Rohr-Greifbacken, durch eine Einrichtung zur Hervorbringung einer gegenseitigen Drehbewegung zwischen Käfigplattenanordnung und Kurvenring und durch an den beiden Greifbacken befestigte und mit den Abwälzflächeh derart zusammenwirkende Mittel, daß bei der gegenseitigen Drehung zwischen Käfigplattenanordnung und Kurvenring die beiden Greifbacken durch die Abwälzflächen radial zum Rohr nach innen verschoben werden und dabei das Rohr verspannen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigplattenanordnung einen zylindrischen oberen Teil und einen kreisförmigenunteren Flahschteil jowie zwei im oberen Teil ausgebildete Durchgänge oder "ührungen aufweist und daß die Käfigplatte so im Kurvenring angeordnet ist, daß der untere Flanschteil mit der Einrichtung zur lösbaren Halterung der Käfigplatte im Kurvenring zusammenwirkt.

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23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halterungseinrichtung mindestens zwei relativ zum Rahmen drehbar montierte Halterungen und einen Hydraulikzylinder aufweist, der mit dem einen Ende am Rahmen und mit dem anderen Ende an einem an den Halterungen befestigten Hebelarm angebracht ist, und daß ein Teil des Hebelarms bei Betätigung des Hydraulikzylinders zum Verspannen oder Freigeben der Käfigplattenanordnung im Kurvenring bewegbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Hervorbringung einer gegenseitigen Drehung zwischen Käfigplattenanordnung und Kurvenring ein am Rahmen befestigtes Zahnradsegment und ein an einer Verlängerung der Käfigplattenanordnung angebrachtes Ritzel aufweist, das zum Bewegen der Käfigplattenanordnung relativ zum Kurvenring mit dem Zahd,-radsegment zusammenwirkt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kafigplattenanordnung nach unten abstehende Füße angebracht öind, welche diese Anordnung nach der Trennung vom Rahmen tragen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckeinrichtung zur Messung des auf die Gegenhaltezange einwirkenden Drehmoments vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch .21, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifbacken jeweils rechteckige Blöcke sind und daß die mit den Abwälzflächen zusammenwirkenden Mittel Rollen sind, die jeweils am einen Ende der Gleitoder Greifbacken drehbar gelagert sind.

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28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß Vorbelastungsmittel zur Äufrechterhaltung einer Berührung zwischen den Rollen und den Abwälzflächen vorgesehen sind. -

29. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit- dem (Hydraulik·-)Zylinder verbundene Überlasteinrichtung vorgesehen ist, so daß der Zylinder zur Freigabe der Käfigplattenanordnung betätigt wird, wenn ein vorbestimmter Druck überschritten wird.

30. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß: ah der Einrichtung zur Hervorbringung einer""gegen-- ■

" sei ti gen Drehbewegung zwischen Käfigplattenanördnung und Kurvenring ein Ausrichtstift oder -zapfen angebracht ist und daß am unteren Flanschteii dieser Anordnung! eine mit einer Bohrung versehene Lasche befestigt ijst, v/obei Zapfen- und Laschen-Bohrung zur einwandfreien! Ausrichtung der Käfigplatte bei der Montage.derselben miteinander zusammenwirken.

31. Gegenhalte-Motorzange zur Verhinderung einer Drehung eines Rohrs durch Verspannen desselben bei der Herstellung oder beim Trennen einer Schraubverbindung, gekennzeichnet durch einen Rahmen mit einem Schlitz: bzw. einer Öffnung (throat) zur Aufnahme eines zu verspannenden Rohrs, durch einen am Rahmen befestigten und mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Rohrs sowie mit zwei an seiner Innenfläche vorgesehenen Kurven- oder Abwälzflächen versehenen Kurvenring, durch eine drehbar im Kurvenring angeordnete und mit einer Öffnung zur Aufnahme des zu verspannenden Rohrs versehene'Käfigplattenanordnung, die zwei den Abwälzflächen gegenüberliegende und radial zum Rohr angeordnete Durchgänge bzw. Führungen aufweist, durch zwei Rohr-Greif- oder -Spannbacken, die jeweils in einer der Führungen verschiebbar angeordnet sind, durch eine Einrichtung zur Hervorbringung einer

Drehung zwischen der Käfigplattenanordnung und dem Kurvenring und durch eine Einrichtung zur lösbaren Halterung der Käfigplattenanordnung im Rahmen.

32. Verfahren zur Messung des durch eine Motorzange auf einen drehbaren Teil eines Rohrstucke o. dgl. ausgeübten Drehmoments, dadurch gekennzeichnet} daß an einem feststehenden Teil des Rohrstücks eine Gegen» haltezange unter Verhinderung einer Drehung derselben befestigt wird, daß eine Kraftmeßvorrichtung zwischen einen Teil der Motorzange und einen Teil der Gegenhalte· zange eingesetzt wird und daß eine Drehung der Motorzange in einer Kreisbahn unter gleichzeitiger Drehung des drehbaren Teils des Rohrstücks ermöglicht wird» bis der genannte Teil der Motorzange mit dem genannten Teil der Gegenhaltezange in Berührung gelangt.

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