DE3875609T2 - Druckueberwachte vorrichtung fuer instandhaltungsarbeiten in einer leitung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsatz bei der Instandhaltung einer Baugruppe oder eines Abschnittes einer Rohrleitung wie eines Schieberauslasses eines Bohrlochkopfes unter Druckbegrenzung, obwohl sie auch für andere Instandhaltungsarbeiten an einer solchen Stelle einsetzbar ist. Die Vorrichtung soll darüber hinaus insbesondere die Instandhaltung in Situationen begrenzter räumlicher Zugänglichkeit ermöglichen.
• Bei einem Schieberauslaß eines Bohrlochkopfes oder einem sonstigen Rohrkopf, Pumpenrohrkopf oder Steigrohrkopfauslaß an einem Bohrlochkopf ist es oft erforderlich, ein Ventil auszuwechseln oder instandzuhalten, wie z. B. in der Rohrleitung installierte Absperrventile. Es können unter Umständen zwei oder drei derartige Ventile (oder andere Einrichtungen) hintereinander angeordnet sein. Um dieses Ventil oder diesen Abschnitt der Rohrleitung, in dem es enthalten ist, abzutrennen, wird bei der Installation eine Schraubgewindebohrung angebracht, die sich in einem Flansch unmittelbar oberhalb des Ventils oder Rohrabschnittes befindet; diese Bohrung soll einen Absperrstopfen mit Schraubengewinde aufnehmen, der, eingeschraubt, den Bohrlochkopfdruck völlig von dem Abschnitt abschließt. Dadurch kann das Ventil oder die sonstige Einrichtung sicher instandgehalten oder ausgewechselt werden, da sie vom Bohrlochkopfdruck abgeriegelt ist. Das Einpassen des Stopfens mit Schraubengewinde in die Innengewindebohrung des Absperrflansches und die anschließende Entfernung des Stopfens werden mit einer speziellen Vorrichtung ausgeführt und um diese Vorrichtung geht es vorrangig in der vorliegenden Erfindung.
• Eine Vorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1 ist bekannt. Eine derartige Vorrichtung umfaßt ein jochartiges Gehäuse, in dem eine geglättete Stange verschiebbar und drehbar angebracht ist, deren vorderes Ende über einen Befestigungsflansch des Gehäuses hinausragt und einen Fassungskopf hat, in den ein entsprechender quadratischer oder Sechskantzapfen eines Absperrstopfens, der eingepaßt werden soll, eingeführt werden kann. Die Stange wird im Gehäuse von druckfesten Stopfbüchsen umgeben, und ihr anderes Ende erstreckt sich in eine längliche röhrenförmige Ummantelung, die am Gehäuse befestigt ist, wobei dieses Gehäuse im Einsatz hydraulisch oder pneumatisch unter Druck gesetzt werden kann, so daß eine axiale Kraft auf die Stange wirkt, durch die der Betriebsdruck des Schieberauslasses ausgeglichen wird. In einigen Fällen wird sogar die gleiche Druckflüssigkeit verwendet, indem sie durch eine Anzapfung vom Schieberauslaß des Bohrlochkopfes zur Stangenummantelung geleitet wird.
• Zum Einsatz der Vorrichtung wird ein Ventil im Schieberauslaß geschlossen, ein Wartungsblindflansch wird entfernt und die Instandhaltungseinrichtung (mit dem fest an dem Fassungsende der Stange angebrachten Absperrstopfen) wird mittels ihres Schlußflansches angeschraubt. Danach wird Druckflüssigkeit in die Stangenummantelung geleitet, um den Bohrlochkopfdruck auszugleichen, und wenn dieser Ausgleich erreicht ist (durch geeignete Meßinstrumente angezeigt), wird das Ventil und jegliche anderen Ventile in der Rohrleitung geöffnet. Aufgrund der Tatsache, daß die auf die Stange wirkenden Drücke ausgeglichen werden, kann die Stange jetzt durch Einsatz eines geeigneten Schubes am herausstehenden Abschnitt der Stange in den jochförmigen Teil der Vorrichtung vorgeschoben werden, wobei die Stange vorwärts gedrückt wird, so daß der Absperrstopfen an ihrem vorderen Ende durch das offene Ventil oder die Ventile nach vorn geschoben wird, bis er die Innengewindebohrung im Absperrflansch erreicht, worauf die Stange gedreht wird und den Stopfen einschraubt. Nachdem überprüft wurde ob der Bohrlochkopfdruck sicher vom Schieberauslaß abgeriegelt ist, kann das instandzuhaltende Ventil sicher demontiert oder repariert werden.
• Nach vollendeter Instandhaltung des Ventiles wird der Vorgang der Einbringung des Stopfen umgekehrt, indem die Stange eingeführt wird, bis ihr Fassungsende mit dem Stopfen in Eingriff ist, der Stopfen herausgeschraubt und durch die offenen Ventile herausgezogen wird, wobei der Stopfen am Ende der geglätteten Stange gehalten wird, die im Vorrichtungsgehäuse und der Ummantelung unter dem, wie oben beschrieben, ausgeglichenen Flüssigkeitsdruck leicht verschiebbar ist.
• Schieberauslaßabschnitte von Bohrlochköpfen können von erheblicher Größe sein, d. h. mehrere Ventile von 2 Inch (51 mm) und mehr hintereinander, und um richtig in den Schieberabschnitt hineinzureichen und den Absperrstopfen einzuführen, ist es offensichtlich erforderlich, eine ausreichend lange Stange einzusetzen. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, daß die Stange selbst über 3 Fuß (912 mm) lang ist, was natürlich hinsichtlich ihrer herausgezogenen Stellung bedeutet, daß die gesamte Länge des Vorrichtungsgehäuses und der Ummantelung auch ungefähr die gleichen Maße haben muß, um diese Stangenlänge aufzunehmen, bevor die Stange eingeschoben wird.
• Wo die Umgebung des Bohrlochkopfes frei ist und der Zugang nicht behindert ist, stellt dies kein Problem dar, so daß eine Vorrichtung geeigneter Größe mit einer Stange der entsprechenden Länge aus einem Stück verwendet werden kann. Es gibt jedoch Bedingungen, unter denen der Zugang begrenzt ist. Solche Bedingungen trifft man mit großer Wahrscheinlichkeit auf Produktionsplattformen mit minimalen Spaltzentren an oder bei Festlandseinrichtungen in tiefen Vorschächten mit Ringventilen. Unter solchen Bedingungen ist eine andere Art von Instandhaltungsvorrichtungen erforderlich, die kompakt ist, die eine relativ kurze Stange hat, die mit einer geeigneten Vortriebseinrichtung vorgeschoben werden kann, und an die eine Reihe von ähnlich kurzen Stangenverlängerungen angesetzt werden können, wobei die Stange in Etappen vorgeschoben und angehalten wird, während nacheinander Verlängerung angesetzt werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch die Merkmale des kennzeichnenden Abschnittes von Anspruch 1 gelöst, die eine Klemmeinrichtung im feststehenden Kreuzkopf umfaßt, die Stange gegen axiale Bewegung halten, sowie eine oder mehrere Stangenverlängerungstücke, wobei die Stange und die Verlängerungen exakt axial fluchtend fest Ende an Ende miteinander verbunden werden können, und, so befestigt, geschlossen Längs- und Drehbewegungen ausführen können, wobei am feststehenden Kreuzkopf weiterhin eine Sicherheitsarretiereinrichtung vorhanden ist, die hinter dem hinteren Ende der Stange oder hinter dem hinteren Ende einer an der Stange angebrachten Stangenverlängerung in den Weg der Stange bewegt werden kann, und so den Bewegungsweg der Stange nach hinten im Falle eines Versagens der Klemmeinrichtung beim Halten der Stange oder ihrer Verlängerung versperren kann.
• Vorzugsweise wird die Sicherheitsarretiereinrichtung in ihre Sperrstellung gedrückt, so daß sie automatisch diese Sperrstellung einnimmt, sofern sie nicht in zurückgezogener Stellung gehalten wird. Eine Anzeigeeinrichtung kann vorgesehen sein, die optisch anzeigt, daß die Arretiereinrichtung in ihrer Sperrstellung ist.
• Vorteilhafterweise ist die Klemmeinrichtung, die eine durch einen drehbaren Kranz zu betätigende Klemmhülsenvorrichtung umfassen kann, selbst mit einer Sicherheitssperreinrichtung versehen, wodurch der Zustand der Klemmhülsenvorrichtung geändert werden kann, d. h. die Stange oder eine Stangenverlängerung wird nur dann gehalten oder freigegeben, wenn der bewegliche Kreuzkopf sich in bestimmten vorgegebenen Stellungen befindet, genauer gesagt, in zwei solchen Stellungen, nämlich dann, wenn der bewegliche Kreuzkopf in seiner vorgeschobenen Stellung ist, wobei sich das hintere Ende der Stange oder ihrer Verlängerung vor der Sicherheitssperreinrichtung befindet, und, wenn der bewegliche Kreuzkopf in seiner zurückgezogenen Stellung (aber noch vor seiner Endlage) ist, so daß die Klemmeinrichtung bei Betätigung mit der Stange oder einer Verlängerung an deren hinterem Ende angrenzend in Eingriff kommt, das sich vor der Sicherheitssperreinrichtung befindet.
• In beiden Stellungen kann die Funktion der Klemmeinrichtung sicher überwacht werden, während die Stange von der Vortriebseinrichtung gesteuert wird, so daß keine Gefahr besteht, daß die Stange durch den Bohrlochkopfdruck aus dem Schieberauslaß außer Kontrolle gerät. Zwischen diesen beiden Stellungen des beweglichen Kreuzkopfes, d. h. wenn die Klemmeinrichtung um die Stange oder eine Stangenverlängerung geklemmt ist, also wenn die Vortriebsvorrichtung zurückgezogen wird, damit ein neues Verlängerungsstück angesetzt werden kann, oder während der Entfernung der Vorrichtung, wenn die Vortriebseinrichtung leer vorgetrieben wird, wenn gerade ein Verlängerungsstück entfernt worden ist, um die restliche Stange oder Stangenverlängerung zu übernehmen, kann die Klemmeinrichtung wegen der Sicherheitssperreinrichtung, die ihre Betätigung verhindert, nicht unbeabsichtigt betätigt werden. Darüber hinaus würde, selbst wenn die Klemmeinrichtung während eines der Bewegungsschritte des Kreuzkopfes rutschen oder versagen sollte, keine Gefahr entstehen, da die unkontrollierte axiale Bewegung der Stange aus dem Schieberauslaß durch die Sicherheitssperreinrichtung verhindert würde.
• Die Sicherheitssperreinrichtung kann jede geeignete Sperre, Arretierung oder Klinke umfassen, die Betätigung der Klemmeinrichtung verhindert, bei einer Ausführung jedoch, bei der die Klemmeinrichtung eine durch einen Kranz betätigte Klemmhülse ist, kann der Sperrmechanismus die Form von zwei ineinandergreifenden gezahnten Teilen annehmen, von denen eines mit dem Kranz verbunden ist und deren anderes nicht-drehbar angebracht ist, so daß der Kranz, wenn sie im Eingriff sind, weder so bewegt werden kann, daß er die Klemmhülse freigibt, noch so, daß sie greift.
• Vorzugsweise wird die Sicherheitssperre selbst durch eine stellungsansprechende Einrichtung betätigt, die mit dem beweglichen Kreuzkopf oder seiner Vortriebseinrichtung zusammenwirkt und die Stellung bestimmt, bei der die Sicherheitssperreinrichtung freigesetzt wird. Die stellungsansprechende Einrichtung kann aus jeder geeigneten Vorrichtung wie beispielsweise Mikroschaltern, bestehen, jedoch kann sie im Falle einer mechanischen Konstruktion zum Beispiel einen oder mehrere federgespannte Stifte umfassen, die sich in vorgegebenen Stellungen, und nur in diesen Stellungen in eine entsprechende Aussparung bewegen können, wenn diese Aussparung sich, mit dem beweglichen Kreuzkopf fluchtend, zum Stift bewegt hat. Die Bewegung des Stiftes oder der Stifte, die anzeigt, daß eine vorgegebene Stellung erreicht worden ist, läßt durch eine entsprechende Verbindung die Auslösung der Sicherheitssperre zu oder veranlaßt sie.
• Vorteilhafterweise enthält die stellungsansprechende Einrichtung eine optische Anzeige, die anzeigt, daß die Vorrichtung in einer ihrer beiden Stellungen ist, wenn die Klemmeinrichtung betätigt werden kann, oder sie ist damit versehen.
• Die Stangenverlängerungen müssen sehr genau und sicher Ende an Ende zu befestigen sein, um geschlossen Längs- und Drehbewegung zu ermöglichen, und zu diesem Zweck umfaßt jede Verlängerung vorteilhafterweise einen inneren Schaft in einer koaxialen äußeren Hülse. Der Schaft hat an einem Ende ein Schraubengewinde und einen Kopf zur Aufnahme eines Schraubenziehers oder eines anderen Werkzeuges am anderen Ende. Die Hülse ihrerseits hat einen Sechskantzapfen an einem Ende und am anderen Ende einen Innengewindeabschnitt zur Aufnahme des Gewindeabschnittes eines angrenzenden Verlängerungsstückes und eine Sechskantfassung zur Aufnahme des Sechskantzapfens des angrenzenden Verlängerungsstückes. Der Schaft und die Hülse sind gegeneinander um eine kurze Strecke axial verschiebbar, so daß der erste Sechskantzapfen der Hülse mit der Fassung einer angrenzenden Stange in Eingriff gebracht werden kann; anschließend kann durch axiale Bewegung des Schaftes die Schraubverbindung an dem entsprechenden anderen Ende der Hülse der angrenzenden Stange oder der Verlängerung hergestellt werden, um die Abschnitte starr aneinander zu halten. Für die Fassung und den Zapfen können auch andere Formen, wie quadratische oder andere vieleckige Formen verwendet werden.
• Eine derartige kompakte und doch einfach verlängerbare Vorrichtung mit ihren Sicherungseinrichtungen kann für andere Instandhaltungszwecke als die Einführung eines Absperrstopfens verwendet werden.
• Die Erfindung kann auf verschiedene Weise praktisch umgesetzt werden, im folgenden jedoch wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen als Beispiel eine bestimmte Ausführung beschrieben, wobei:
• Fig. 1 die Ansicht eines generellen Aufbaus ist, die als skizzierte Übersicht eine erfindungsgemäße Instandhaltungsvorrichtung beim Anbringen eines Absperrstopfens im Schieberauslaß eines Bohrlochkopfes darstellt;
• Fig. 2 eine Teilansicht eines Axialschnittes durch die Instandhaltungsvorrichtung ist;
• Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 ist, der die Verbindung zwischen der Instandhaltungsvorrichtung und dem Schlußflansch des Schieberauslasses darstellt;
• Fig. 4 ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2 ist, der die stellungsansprechende Einrichtung der Vorrichtung darstellt, die Sicherheitssperre betätigt und die Betätigung der Klemmhülsen- Klemmeinrichtung verhindert oder ermöglicht;
• Fig. 5 ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2 ist, der die stellungsansprechende Einrichtung der Vorrichtung darstellt, die die Sicherheitsarretierung so betätigt, daß das Wirken des Klemmhülsen-Stangenklemmechanismus ermöglicht oder verhindert wird;
• Fig. 6 ein Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 2 ist, der die Sicherheitsarretiereinrichtung hinter einem Stangenende darstellt;
• Fig. 7 ein Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 5 ist, der die stellungsansprechende Einrichtung zwischen zwei vorgegebenen Stellungen zeigt; und
• Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 7 ist, die jedoch die stellungsansprechende Einrichtung in einer der vorgegebenen Stellungen zeigt, in der die Klemmhülse betätigt werden kann.
• Der Schieberauslaß 1 eines Bohrlochkopfes hat, wie in Fig. 1 dargestellt, zwei mit ihm verbundene, hintereinanderliegende Ventile 2 und 3, von denen eines oder beide instandgehalten werden müssen, was bedeutet, daß sie vom Bohrlochkopfdruck abgeriegelt werden müssen, indem ein Absperrstopfen 6 mit einem Schraubengewinde in eine speziell dafür vorgesehene, mit einem entsprechenden Innengewinde versehene, Bohrung 7 in einem Absperrflansch 9 am Schieberauslaß eingepaßt wird. Fig. 1 zeigt einen derartigen Stopfen 6, der unter Verwendung der Instandhaltungsvorrichtung 12 eingepaßt wird, die zu diesem Zweck mittels Bolzen 13 am Schlußflansch 14 des äußeren Ventils 3 angeschraubt ist. In der unteren Hälfte von Fig. 1, ist der vom vorderen Ende der Stange 16 der Instandhaltungsvorrichtung gehaltene Absperrstopfen 6 in seiner Ausgangsstellung 6A, d. h. bevor er in Richtung des Schieberauslasses vorgeschoben wird, und in seiner Zwischenstellung 6B, d. h. nach dem Passieren des ersten Ventils 3, dargestellt; in der oberen Hälfte von Fig. 1 ist der Stopfen in die Innengewindebohrung 7 eingeschraubt dargestellt.
• Die Instandhaltungsvorrichtung 12 besteht im allgemeinen aus einem feststehenden Haupt-Kreuzkopf 18, der fest am Ventilflansch 14 angeschraubt ist, und einem beweglichen Kreuzkopf 19, wobei jeder Kreuzkopf einen rechteckigen Querschnitt mit Zylinder-und-Kolben-Hebern 21, 22 an diagonal gegenüberliegenden Ecken hat, und an den beiden anderen diagonal gegenüberliegenden Ecken Führungsstangen 23 an dem beweglichen Kreuzkopf befestigt und in Buchsen 24 im Haupt-Kreuzkopf beweglich sind. Die hydraulischen Heber 21, 22 und die Führungsstangen 23 und ihre Buchsen 24 sind parallel zur Achse der Stange 16 ausgerichtete, wobei die Zylinder 21 vom Haupt-Kreuzkopf 18 getragen werden und die Kolben 22 am beweglichen Kreuzkopf 19 befestigt sind.
• Die Zylinder und Kolben 21, 22 sind so bemessen, daß sie gleiche Leistung in beiden Richtungen erbringen, wobei der erforderliche Arbeitsdruck die Hälfte des auf die geglättete Stange 16 wirkenden Drucks beträgt.
• Eng in den Haupt-Kreuzkopf 18 fest eingepaßte Führungsgruppen 23, 24 nehmen, wie weiter unten erläutert, das Gewicht des beweglichen Kreuzkopfes 19 und jegliche darauf beim Drehen der Stangenbaugruppe wirkenden Last auf. Das gewährleistet, daß kein Biegemoment auf die Zylinderkolben wirkt.
• Der bewegliche Kreuzkopf 19 überträgt die Kolbenkraft von der Stangenbaugruppe 16 über ein Drucklager 28 auf einen Hohlstangen-Antriebszwischenstück 29, das die Drehung der Stangenanordnung unter Last ermöglicht.
• Wenn die Heber 21, 22 betätigt werden, wird der bewegliche Kreuzkopf 19 dadurch über eine vorgegeben Hublänge vorwärts oder rückwärts bewegt, und dadurch wird die Stange 16 in Richtung des Absperrflansches 9 vorgeschoben oder von ihm wegbewegt. Dies muß in Etappen erfolgen, da es unter vielen Bedingungen nicht möglich ist, eine Stange aus einem Stück der erforderlichen Länge einzusetzen, da sie über 120 cm lang sein müßte und wenigstens diesen Platz hinter dem Flansch 14 des äußeren Ventils erfordert, um mit dem Vorschub der Stange zu beginnen, wohingegen unter manchen Bedingungen zwischen Schieber-Mittellinie und Vorschachtwand lediglich 2 m Platz sind.
• Die Stange 16 hat deshalb Verlängerungsstücke 17, wie in Fig. 3 dargestellt, die während des Vorschubs jeweils einzeln daran angesetzt werden. Zu diesem Zweck befindet sich im Haupt-Kreuzkopf 18 ein Klemmhülsen-Klemmechanismus 26, der mit einem Griff 27 manuell betätigt wird, der die Außenseite der geglätteten Stange 16 einklemmt und jeder axialen Belastung durch den Bohrlochkopf widersteht, wenn sie nicht vom beweglichen Kreuzkopf gehalten wird. Wenn die Stange vom beweglichen Kreuzkopf 19 getragen wird, wird das hintere Ende der Stange von dem Stangen-Antriebszwischenstück 29 gehalten, der einen hohlen Sechskantzapfen 30 (siehe Fig. 2) hat, der in eine Fassung am Ende der Stange 16 oder der Stangenverlängerung 17 paßt. Damit wird beim Vorschub der Stange 16 allgemein so vorgegangen, daß die Stange durch einen Vorwärtsstoß des beweglichen Kreuzkopfes 19 nach vorn bewegt wird, der hintere Teil der Stange 16 dann vom Klemmhülsenmechanismus 26 eingeklemmt wird, der bewegliche Kreuzkopf 19 zurückgezogen wird, eine Stangenverlängerung 17 eingeschoben und mit dem hinteren Ende der Stange 16 verbunden wird, und die Stange 16 und die Verlängerung 17 vorgeschoben werden, wobei diese Schritte wiederholt werden und nacheinander Stangenverlängerungsstücke 17 angesetzt werden.
• Jeder Stangenverlängerungsabschnitt 17 umfaßt, wie in Fig. 3 dargestellt, einen inneren Schaft 31 mit einem Schraubgewinde 33 an seinem vorderen Ende und einem Kopf 34 mit einem Sechskantzapfen 35 am anderen Ende; und eine äußere Hülse 36, die einen Sechskantzapfen 37 an ihrem vorderen Ende hat und eine versenkte Bohrung 38 an ihrem anderen Ende, in der der Schaftkopf angebracht wird, mit einem Stutzen 40 mit Innen- und Außengewinde, der mit kurzem Abstand zum Schaftkopf 34 in der Bohrung 38 eingesetzt ist, und eine Sechskantfassung 42 am vorderen Ende der Hülse 36, die einen Sechskantzapfen 37 des nächsten Verlängerungsstückes 17 aufnimmt. Zur Anbringung eines Verlängerungsstückes 17 an der Stange 16, die ein entsprechendes hinteres Ende hat, wird der Schaft 31 axial in die Hülse 36 hineingeführt (nach rechts, wie in Fig. 3 zu sehen), dann wird die gesamte Verlängerung 17 an die Stange geführt, so daß der Hülsenzapfen 37 in die Fassung 42 der Stange eingreift. Dann wird mit einem Innensechskantschlüssel in der Schaftfassung 34 der Schaft 32 gedreht und sein vorderes Ende 33 in den Stutzen 40 der Stange (oder der Stangenverlängerung) geschraubt und somit die Anordnung fest zusammengefügt. Beim Einsatz verhindern Metall-an- Metall oder Elastomerdichtungen das Austreten von Bohrlochkopfdruck durch die Baugruppe.
• In Fig. 2 enthält der Haupt-Kreuzkopf 18 eine doppelte Druckabdichtungsanordnung 45, mit Entlüftungs- und Schmier- oder Einspritzöffnungen 46, durch die die Stange 16 und ihre Verlängerung 17 gehen, wobei die Außenfläche der Stangenabschnitte geglättet ist, um eine gute Abdichtung des Bohrlochkopfdrucks zu gewährleisten.
• Um die geglättete Stange während des Ansetzens oder Entfernens von Verlängerungen festzuhalten umfaßt der Klemmhülsenmechanismus im einzelnen eine Reihe von Klemmhülsen 50, die axial in einem drehbaren Deckel 52 angebracht sind, der mit Bolzen mit einem Kranz 53 verbunden ist, der ein Innenschraubgewinde hat, das mit dem Gewinde 54 eines feststehenden Klemmhülsengehäuses 55 in Eingriff ist, das fest am Haupt-Kreuzkopf 18 angebracht ist. Die Drehung des Kranzes 53 und des Deckels 52 durch den manuell betätigten Griff 27 zieht die konische Klemmhülse 50 in Bezug auf eine konische Bohrung 56 im Klemmhülsengehäuse 55, in der sich die Klemmhülsen 50 befinden und erzeugt die Keilwirkung, die die Klemmhülsen 50 auf der Stange 16 festzieht.
• Es ist zu erkennen, daß beim Einsatz der vom Bohrlochkopf auf die Stange 16 wirkende Druck auch die Klemmhülsen 50 axial drückt, wodurch sie die Stange 16 noch fester einklemmen. Trotzdem sind als zusätzliche Sicherheitsvorkehrung im Deckel 52 radial angeordnete Sperren 58 angebracht, die zwei federgespannte Riegel umfassen, die sich an einer Stelle dicht hinter dem Ende der Stange 16 oder einer Verlängerung 17 automatisch in den axialen Weg der Stange bewegen, wenn sie nicht von einer Stangenverlängerung 17 auseinander gehalten werden. Damit wird jegliche Rückwärtsbewegung der Stange (und ihrer Verlängerungen) durch diese Sperren 58 verhindert, sollten, was sehr unwahrscheinlich ist, die Klemmhülsen 50 die Stange 16 nicht fest einklemmen.
• Eine Sichtanzeige der Stellung der Sperren 58 ist, wie in Fig. 6 dargestellt, mit der Stiftverlängerung 59 an den radialen äußeren Enden vorhanden, die im Ruhezustand über den Rand des Deckels 52 hinausragen, und die, wenn die Sperren im Arbeitszustand sind, nicht zu sehen sind.
• Eine weitere Sicherungseinrichtung ist vorhanden, die gewährleistet, daß der Klemmhülsenmechanismus nicht ungewollt betätigt werden kann, es sein denn, es sei sicher. Sie ist in Fig. 2 und in Fig. 5, 7 und 8 dargestellt. Um die Drehung des die Klemmhülsen betätigenden Kranzes 53 zu verhindern (Fig. 2) ist eine Hälfte 60 einer Klauenkupplung daran angeschraubt, wobei die andere Hälfte 61 nicht-drehbar aber axial (um eine kurze Strecke) verschiebbar vom Klemmhülsengehäuse 55 getragen wird, wobei Federn sie aus dem Eingriff mit dem anderen Kupplungsteil 60 pressen und so die Betätigung der Klemmhülsen ermöglichen. Wenn jedoch das Kupplungsteil 61 in Eingriff mit der anderen Kupplungshälfte gebracht wird (wie es in jeder relativen Drehstellung geschehen kann), kann der Klemmhülsenmechanismus weder zum Einklemmen noch zum Lösen gebracht werden.
• Die Klauenkupplung 60, 61 wird von Positionsfühlern gesteuert, so daß die Betätigung der Klemmhülsen nur möglich ist, wenn der bewegliche Kreuzkopf 19 eine von zwei vorgegebenen Stellungen einnimmt. Wie in Fig. 5 und 7 zu sehen, sind zwei federgespannte Stifte 63 im Haupt-Kreuzkopf 18 angebracht, die im wesentlichen tangential zum Klemmhülsengehäuse 55 angeordnet sind, wobei ihre äußeren Enden 65 abgeschrägt sind und an einem entsprechenden Führungsstab 23 an einem Punkt in seiner Buchse 24 anliegen, und jeder Führungsstab 23 zwei entsprechende geformte Kerben 66, 67 hat, die in festen Positionen mit einem axialen Abstand, der der Länge einer Stangenverlängerung entspricht, angeordnet sind.
• Darüber hinaus hat jeder Stift 63, ungefähr auf der Hälfte seiner Länge, eine durchgehenden Querspalt 64 in den ein abgerundetes Ende eines schwenkbaren Arretierhebels 70 paßt, dessen anderes Ende 71 entweder über die Rückseite 72 des Haupt-Kreuzkopfes 18 um eine kurze Länge hinausragt (Fig. 7), oder das völlig im Haupt-Kreuzkopf 18 (Fig. 8) liegt, was davon abhängt, ob der entsprechende Führungsstift 63 in seiner inneren Stellung ist, bei der das Stiftende 65 an dem nicht-gekerbten Teil des Führungsstiftes 23 anliegt, oder, ob er in seiner äußeren Stellung ist, bei der sein Kopf 65 in eine Kerbe 66/67 eingreift. Das Ende 71 des Arretierhebels 70 liegt axial am beweglichen Klauenkupplungsteil 61 an und drückt es gegen seine Federspannung in Eingriff mit dem anderen Klauenkupplungsteil 60.
• Somit wird klar, daß in allen Stellungen des beweglichen Kreuzkopfes 19, wenn die Stifte 63 nicht in den Kerben 66, 67 liegen, die Köpfe 71 der Arretierhebel 70 hervorstehen und die Klauenkupplungsteile 60, 61 zusammendrücken, so daß die Klemmhülsen nicht betätigt werden können. Nur in den zwei Stellungen des beweglichen Kreuzkopfes 19, eine vorn, die andere fast (jedoch nicht ganz) völlig zurückgezogen, sind die Führungsstifte 63 mit einer der Kerben 66, 67 im Eingriff (wie in Fig. 8 zu sehen) und ziehen die Enden 71 der Arretierhebel 70 zurück, wodurch die Klauenkupplungsteile 60, 61 sich voneinander lösen und die Klemmhülsen betätigt werden können. Darüber hinaus werden die anderen Enden 76 der Stifte 63 (von den Enden 65 entfernt), in die Aussparungen 77 im Haupt-Kreuzkopfgehäuse 18 (siehe Fig. 5, 7 und 8) hineinragend, sichtbar, wenn die Stifte 63 mit keiner der beiden Führungsstiftaussparungen 66, 67 im Eingriff sind, d. h. wenn die Klemmhülsen nicht betätigt werden können, womit eine weitere optische Anzeige des Zustandes der Sicherheitsvorrichtung vorhanden ist.
• Im einzelnen geht das Einpassen eines Absperrstopfens 6 mit der Vorrichtung wie folgt vor sich: Zunächst wird ein Stopfen 6 der richtigen Größe in die Sechskantfassung am vorderen Ende der Stange 16 eingeführt, und nach dem Schließen von einem oder zwei Ventilen 2, 3 wird der Haupt-Kreuzkopf 18 mit zuvor montierten Führungsgruppen 23, 24 an den Ventilflansch 14 angeschraubt. Ein Zwischenstück kann den Anschluß des Kreuzkopfes an Flansche verschiedener Größe von Einrichtungen verschiedener Druckstufen ermöglichen. Die Zylindergruppen 21, 22 und der bewegliche Kreuzkopf 19 werden anschließend montiert. Hydraulische Leitungen werden zwischen den Zylindern 21 und einer Pumpe (mit Druckmesser und Steuerventilen) gelegt, eine Zweigeschwindigkeit- Handpumpe wird zum leicht ansprechenden Steuern der Stange 16 empfohlen. Danach wird das Vortriebszwischenstück 29 in der Mitte des beweglichen Kreuzkopfes 19 mit der Stange 16 in Eingriff gebracht und die Drücke zwischen dem Bohrlochkopf und den Zylindern ausgeglichen, so daß das Ventil/die Ventile 2, 3 geöffnet werden können. Der bewegliche Kreuzkopf 19 wird bis zum vollem Hub nach vorn gepumpt, bis die Kerben 6, 7 mit den Führungsstiften 63 in Eingriff kommen, wodurch die Arretierhebel 70 sich zurückziehen und die Klauenkupplung 60, 61 trennen und die Betätigung der Klemmhülsen durch Drehen des Griffs 27 im Uhrzeigersinn (Fig. 6) ermöglichen, so daß die Klemmhülsen die Stange einklemmen.
• Der Druck in den Zylindern 21 wird dann abgelassen und es wird visuell überprüft, ob die Klemmhülsen die Stange eingeklemmt haben, danach wird das Vortriebszwischenstück 29 von der Stange 16 gelöst und der bewegliche Kreuzkopf 19 wird zurückgepumpt. Wenn sich das Vortriebszwischenstück 29 von den Sperren 58 entfernt, bewegen sich diese radial nach innen und versperren automatisch den axialen Weg der Stange nach hinten, wodurch eine Störungssicherung für den Fall, daß die Klemmhülsen 50 nicht ausreichend greifen, geschaffen wird. Darüber hinaus werden die Führungsstifte 63, sobald sich der bewegliche Kreuzkopf 19 zurückbewegt, aus den Kerben 67 bewegt und betätigen die Arretierhebel 70, wodurch jegliche Bewegung des die Klemmhülsen betätigenden Kranzes 53 und seines Griffs 27 verhindert wird.
• Wenn der bewegliche Kreuzkopf völlig zurückgezogen ist, kann eine Stangenverlängerung 17 zwischen das Antriebszwischenstück 29 und das Stangenende manuell eingeschoben werden, und die Verlängerung 17 wird mit dem Antriebszwischenstück 29 verbunden, indem ihre Fassung 42 in den Sechskantzapfen 30 des Zwischenstücks eingepaßt wird. Die Verlängerung 17 wird durch diese Aufsteckverbindung ausreichend gehalten, ohne weiterhin von Hand gehalten zu werden müssen. Der bewegliche Kreuzkopf 19 wird dann ein wenig nach vorn gepumpt und schiebt die Verlängerung 17 nach vorn, die so zwischen die Sperren 58 gedrückt wird, die abgeschrägt sind, so daß sie auseinander federn, und die Verlängerung wird an das Ende der Stange geführt, wo der innere Bolzen 31 mit der Stange verbunden wird, indem er mit einem durch die hohle Bohrung des Vortriebszwischenstücks 29 geführten Windeisen gedreht wird. Der bewegliche Kreuzkopf 19 nimmt jetzt eine Stellung ein, in der er den Druck aufnehmen kann, und die Kerben 66 werden mit den Führungsstiften 63 in Eingriff gebracht, wodurch der Klemmhülsenmechanismus betätigt werden kann und sich von der Stange 16 löst, die zusammen mit dem angesetzten Verlängerungsstück 17 mit einem Vorwärtsschub des beweglichen Kreuzkopfes vorgeschoben werden kann.
• Es ist ersichtlich, daß der einzige Zeitpunkt, zu dem der Bedienende Zugang zum Raum zwischen dem beweglichen Kreuzkopf 19 und dem Haupt-Kreuzkopf 18 haben muß, der ist, wenn er eine neue Verlängerung 17 einführt. Zu diesem Zeitpunkt sind nicht nur die Sperren 58 sicher in der Stellung hinter der Stange, sondern der Klemmhülsenmechanismus 26 kann auch nicht ungewollt betätigt werden und die Stange 16 lösen, denn bei völlig zurückgezogenem beweglichen Kreuzkopf 19 befinden sich die Aussparungen 66 entfernt von den Führungsstiften 63. Alle anderen Vorschub- und Verbindungsvorgänge werden mittels oder durch den beweglichen Kreuzkopf 19 von einem vollkommen sicheren Bereich aus ausgeführt.
• Diese Schritte werden wiederholt und so viele Verlängerungen 17 angesetzt, wie benötigt werden, um den Stopfen 6 an die Bohrung 7 zu führen, wenn das Vortriebszwischenstück 29 mit einem Windeisen gedreht wird (während Druck nach vorn auf den beweglichen Kreuzkopf ausgeübt wird) und der Stopfen 6 in die Absperrbohrung 7 hineingeschraubt wird. Die Vorrichtung 12 kann dann entfernt werden und die erforderlichen Instandhaltungsarbeiten können ausgeführt werden.
• Somit wird die Stange 15 ständig, wenn sie nicht vom beweglichen Kreuzkopf 19 gesteuert wird, nicht nur vom Klemmhülsenmechanismus eingeklemmt, sondern die Sperren 58 würden jegliche nennenswerte Rückwärtsbewegung und die Sicherheitsarretierungen die Betätigung der Klemmhülsen verhindern.
• Bei der Entfernung des Stopfens 6 wird im wesentlichen der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt, wobei die Sperren 58 und die Sicherungsvorrichtungen wieder ausreichende Sicherheit gewährleisten, wenn die Stangenverlängerungen nunmehr entfernt werden. Wenn der bewegliche Kreuzkopf 19 zurückgezogen wird, um die Stange herauszuziehen und die Aussparungen 66 mit den Stiften 63 in Eingriff gekommen sind (bevor der bewegliche Kreuzkopf 19 völlig zurückgezogen ist), klemmt die Klemmhülsenvorrichtung die Stange oder die Stangenverlängerung innerhalb des Haupt-Kreuzkopfes fest. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verlängerung 17 dann mittels einer Kopfschraube, die durch die hohle Bohrung des Vortriebszwischenstücks geführt wird, am Vortriebszwischenstück 29 des beweglichen Kreuzkopfes befestigt. Dies gewährleistet, daß, wenn der bewegliche Kreuzkopf 19 anschließend weiter zurückgezogen wird, er die Verlängerung 17 von der Stange 16 (oder einer anderen Verlängerung) zieht. Ohne den derartigen Einsatz einer Kopfschraube müßte die Verlängerung 17, wenn die Verlängerung 17 vom Vortriebszwischenstück 29 getrennt würde, manuell von der Stange gezogen werden, was gefährlich sein könnte.
• Wenn der bewegliche Kreuzkopf weiter bis zur völlig zurückgezogenen Stellung zurückgezogen wird, bewegen sich die Sperren 58, sobald die Stangenverlängerung von der Stange 16 (oder einer anderen Verlängerung) getrennt wird, automatisch nach innen in ihre Sperrstellung, bis sie vom Zwischenstück auseinandergeschoben werden, wenn der bewegliche Kreuzkopf 19 nach vorn geschoben wird, um die nächste Stangenverlängerung zu übernehmen.
• Auch hier also ist für den Bediener zu keiner Zeit manueller Zugang zu dem Raum zwischen dem beweglichen und dem Haupt-Kreuzkopf erforderlich, außer, wenn sich die Sperren 58 in ihrer Sicherungsstellungen befinden und der Klemmhülsenmechanismus 26 nicht betätigt werden kann.
• Die Vorrichtung ist für Drücke bis zu 10.000 psi (68 bar) geeignet, kann aber auch für noch höhere Drücke ausgelegt werden, und kann von einer einzelnen Person zusammengesetzt und betrieben werden, obwohl Hilfe notwendig sein würde, um den Haupt-Kreuzkopf 18 zu Beginn der Installation auf den Ventilflansch 14 zu heben.
• Natürlich sind hinsichtlich des Aufbaus der Endsperren hinter der Stange und der Sicherungsvorrichtungen zur Verhinderung der Betätigung der Klemmhülsen in allen außer den vorgegebenen Stellungen Abwandlungen möglich, wobei geeignete andere Mechanismen leicht ausführbar sind. Auch könnte die stellungsansprechende Einrichtung durch Mikroschalter oder andere geeignete Einrichtungen geschaffen werden.
• Obwohl die Vorrichtung hinsichtlich der Steuerung der Einführung und Entnahme eines Stopfens beschrieben wurde, kann die Stange natürlich auch als Vortriebsstange für andere Zwecke eingesetzt werden, so für das Fräsen einer Öffnung in Rohren innerhalb einer Bohrlochabsperrvorrichtung, von Steigleitungen oder Schiebern mit Druckbegrenzung oder zum Fräsen durch einen Ventilkörper.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Instandhaltung von Rohrleitungen, die umfaßt einen feststehenden Kreuzkopf (18), der axial fluchtend am Ende einer Rohrleitung, wie zum Beispiel eines Schieberauslasses (3) eines Bohrlochkopfes, angebracht werden kann, wobei der feststehende Kreuzkopf eine axial verschiebbare und drehbare Stange (16) aufnimmt, einen beweglichen Kreuzkopf (19), der durch eine flüssigkeitsdruckbetriebene Einrichtung mit dem feststehenden Kreuzkopf verbunden ist, die den beweglichen Kreuzkopf axial zu der Stange vorschiebt und zurückzieht, gekennzeichnet durch eine Klemmeinrichtung (26) im feststehenden Kreuzkopf, die die Stange gegen axiale Bewegung festhält, und ein oder mehrere Stangenverlängerungsstücke (17), wobei die Stange und die Verlängerung oder die Verlängerungen sicher Ende an Ende und genau axial fluchtend miteinander verbunden werden können und geschlossen Längs- und Drehbewegung ausführen können, wobei der feststehende Kreuzkopf weiterhin mit Sicherheitssperreinrichtungen (58) versehen ist, die sich kurz hinter dem hinteren Ende der Stange oder dem hinteren Ende einer Stangenverlängerung in den Weg der Stange bewegen können, um so den Weg der Stange für Rückwärtsbewegungen zu versperren, falls die Klemmeinrichtung die Stange oder ihre Verlängerung nicht halten sollte.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sicherheitssperreinrichtung in ihre Sperrstellung gedrückt wird, so daß sie automatisch diese Stellung einnimmt, wenn sie nicht in zurückgezogener Stellung gehalten wird.

TEXT FEHLT tisch diese Stellung einnimmt, wenn sie nicht in zurückgezogener Stellung gehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Sicherheitssperreinrichtung radial angeordnete, federgespannte Riegel (58) umfaßt, die ihre Enden automatisch in den axialen Weg der Stange bewegen, wenn sie nicht in zurückgezogener Stellung gehalten werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die mit einer Anzeigeeinrichtung (59) versehen ist, die optisch anzeigt, ob die Sperreinrichtung in ihrer Sperrstellung ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Klemmeinrichtung eine Klemmhülsenvorrichtung (50, 52) umfaßt, die mittels eines drehbaren Kranzes (53) bewegt werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Klemmeinrichtung selbst mit einer Sicherheitsarretiereinrichtung (60, 61) versehen ist, wodurch die Klemmeinrichtung so betätigt werden kann, daß sie ihren Zustand vom Einklemmen zum Nicht- Einklemmen, d. h. um die Stange oder eine Stangenverlängerung einzuklemmen oder freizugeben, nur ändert, wenn der bewegliche Kreuzkopf sich in vorgegebenen Stellungen befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Sicherheitsarretiereinrichtung zwei ineinander eingreifende gezahnte Teile umfaßt, von denen eines (60) mit der die Klemmeinrichtung betätigenden Anordnung verbunden ist, und deren anderes (61) nicht-drehbar angebracht ist, so daß, wenn sie im Eingriff sind, die Betätigungsanordnung nicht betätigt werden kann, um die Klemmeinrichtung zu lösen oder klemmen zu lassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei der die Sicherungsarretierung selbst durch eine Stellungsansprechende Einrichtung (63) betätigt wird, die mit dem beweglichen Kreuzkopf oder dessen Vortriebseinrichtung zusammenwirkt und die Stellungen, an denen die Sicherungsarretiereinrichtung gelöst wird, bestimmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die stellungsansprechende Einrichtung wenigstens einen federgespannten Stift (63) umfaßt, der so im feststehenden Kreuzkopf angebracht ist, daß er in einen Führungsstab (23) des beweglichen Kreuzkopfes eingreifen kann, wobei der Führungsstab mit axialem Abstand angeordnete Einrichtungen (66, 67) hat, die mit dem federgespannten Stift zusammenwirken und bewirken, daß letzterer die Sicherungsarretierung betätigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein oder jeder federgespannte Stift in einen schwenkbar angebrachten Arretierhebel (70) eingreift, der mit einem der ineinander/greifenden gezahnten Teile der Sicherheitsarretiereinrichtung zusammenwirkt.