DE4108760A1 - Vorrichtung zum einleiten von kraeften in bewegbare koerper - Google Patents
Vorrichtung zum einleiten von kraeften in bewegbare koerperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von trans
latorischen Kräften und/oder Drehmomenten in bewegbare Körper
mit Hilfe von die Körper erfassenden Klemmbacken.
Beim Einsatz von Vorrichtungen vorgenannter Art müssen erhebliche
Klemmkräfte erzeugt werden, um beispielsweise schwere Teile heben
oder auch nur verschieben zu können. Große Drehmomente werden
ferner benötigt, um beispielsweise Rohre miteinander zu verschrau
ben bzw. zu lösen. Zur sicheren Übertragung der Klemmkräfte auf
die bewegbaren Körper werden vielfach Messer verwendet, mit denen
die Klemmbacken bestückt sind. Die Messer oder andere, die ört
liche Flächenpressung erheblich vergrößernde Elemente verletzen
häufig die Oberflächen der zu bewegenden, starren Körper oder
führen zu unerwünschten Einprägungen, so daß die beschädigten
Körperoberflächen verstärkt einer Korrosion ausgesetzt sind.
In der Ölfeldtechnik wird aus diesem Grunde zunehmend Edelstahl
für Bohrlochrohre verwendet. Deshalb wird aus Kostengründen Wert
auf eine lange Lebensdauer gelegt. Nachteilig ist ferner, daß
sich die Klemmbackenmesser nach dem Einpressen in das Material
und dem Absetzen der Anpreßkräfte häufig nur schwer von den er
faßten Flächen der zu bewegenden Körper lösen. Insbesondere be
troffen hiervon ist das Lösen von Klemmessern von einem Rohr
nach einem Entschraubungsvorgang, denn nach dem vollständigen
Lösen eines Rohres von einem Anschlußstück ist es sehr schwierig,
durch eine Drehrichtungsumkehr die Klemmbacken vom entschraubten
Werkstück abzunehmen, da ein Gegenmoment nicht mehr vorhanden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung
nach dem eingangs genannten Gattungsbegriff so auszubilden, daß
ein beschädigungsfreier Angriff der Klemmbacken an den Oberflächen
der zu erfassenden und zu bewegenden Körper ermöglicht wird. Die
erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die
Klemmbacken mit Einlagen aus elastomerem Material als Träger
material für eine Vielzahl harter Teilchen mit gegen die Anlage
flächen der zu klemmenden Körper gerichteten Spitzen ausgerüstet
sind.
Die Erfindung ermöglicht die Übertragung großer senkrecht zu
den Klemmkräften gerichteter translatorischer Kräfte oder großer
Drehmomente auf starre, zu bewegende Körper, ohne deren Ober
flächen zu verletzen und dadurch einer erhöhten Korrosion aus
zusetzen und zwar weitgehend unabhängig vom verwendeten Material.
Es können ohne Nachteile auch Körper aus Kunststoff erfaßt wer
den. Dieser Vorteil wird durch einen breitflächigen, kombinier
ten Reib- und Formschluß erreicht, wobei die Elastizität des
Trägermaterials für einen vollflächigen Kontakt zwischen der
Einlage und den zu erfassenden Oberflächen auch dann sorgt, wenn
diese von einer genauen ebenen bzw. zylindrischen Gestalt ab
weichen und beispielsweise Bereiche größerer oder geringerer Un
ebenheiten bzw. Krümmungen aufweist.
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung nadelförmiger Elemente,
die in das Trägermaterial eingebettet sind. Die angriffsseitigen
Enden der Nadeln reichen im wesentlichen bis an die am zu be
wegenden Körper anliegende Fläche der Einlage, während vorzugs
weise die klemmbackenseitigen Enden der Nadeln mit Abstand vor
der Anlagefläche der elastomeren Einlagen an den Klemmbacken
enden. Das zwischen den klemmbackenseitigen Nadelenden und den
Klemmbacken befindliche elastomere Material kann für einen Aus
gleich bei Unebenheiten der zu klemmenden Teile sorgen, da bei
hohem Druck elastomeres Material seitlich nachfließen kann.
Anstelle der Nadeln können andere harte Partikel kornförmiger
Gestalt verwendet werden. Hierfür eignen sich Kristallkörner
gleicher oder verschiedener Größe aus Diamant, Glas, Korund,
Quarz, Keramik und dergleichen.
Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind
in den Unteransprüchen angegeben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung zum
übertragen von Kräften auf zu bewegende Körper rein schematisch
dargestellt und nachstehend erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den Querschnitt durch ein Rohr mit dieses umfassenden
Klemmbacken,
Fig. 2 den Längsschnitt A-B durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs des Längs
schnitts A-B,
Fig. 4 die vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der Einlage
mit eingebetteten nadelförmigen Teilen,
Fig. 5 die Anordnung von nadelförmigen Teilen mit einer Neigung
zur radialen Richtung,
Fig. 6 die vergößerte Darstellung eines Längsschnittbereichs
einer Einlage mit eingebetteten körnigen Partikeln,
Fig. 7 den Querschnitt durch eine Rohrkeilklemme mit Einlagen
mit eingebetteten nadelförmigen Teilen,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Rohrkeilklemme nach Fig. 7
und
Fig. 9 Einzelteile der Rohrkeilklemme in schaubildlicher Dar
stellung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird ein Rohrabschnitt 1
von einer Klemmbacke 2 umfaßt, welche aus einem Spannkörper 3
und einer Backenschale 4 zur Aufnahme einer Einlage 5 aus einem
elastomeren Material besteht. Der Spannkörper 3 zeigt scharnier
artige Befestigungslaschen 3a zwischen welche die Laschen nicht
dargestellter, hebelartiger Halteelemente greifen, die durch Ein
schieben eines Bolzens durch die Bohrungen 6 gesichert werden.
Die Schale 4 bildet zusamenn mit der Oberfläche des Rohres 1,
den stirnseitigen Endringen 7 sowie Längsleisten 8 eine Kammer
zur Aufnahme der Einlagen 5.
Die Einlage 5 aus elastomerem Material enthält gemäß Fig. 1 und 4
radial ausgerichtete Nadeln 9, deren radial äußere Enden mit Ab
stand vor der Backenschale 4 enden. Das elastomere Material 10
in diesem Bereich hat daher die Möglichkeit, bei Unebenheiten
der zu verschraubenden Teile unter hohem Druck seitlich zu ver
setzen und die Unebenheiten zu kompensieren. Bei dem Ausführungs
beispiel nach Fig. 5 sind Nadeln 11 mit einer Neigung zur Ra
dialrichtung eingebettet. Ihr Verlauf zeigt im radial äußeren
Bereich eine Unstetigkeitsstelle 11a in Form eines Knickpunktes,
der zu einem radial gerichteten Bereich überleitet. Die Nadeln
sind dadurch besser in der Lage, seitlich ausweichen zu können,
sofern dieses durch nicht vollständig gleichmäßige Oberflächen,
an denen die Einlage anliegt, notwendig sein sollte. Die Nadeln
sind dadurch gleichsam federnd ausgebildet. Als geeignete Ma
terialien für die Nadeln können Metalle auf Eisen- und Nicht
eisenbasis genannt werden. Denkbar sind auch Nadeln aus Kunst
stoff genügender Härte. Diese können zu einer besonders schonen
den Behandlung der zur erfassenden Oberflächen beim übertragen
hoher Drehmomente führen. Bei allen stabförmigen Teilen wird
ein zu weitgehendes Ausweichen oder Knicken durch den allseitig
wirkenden Druck des Trägermaterials verhindert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 enthält das elastomere
Material der Einlage 5 körnige Partikel 12, beispielsweise Dia
mantstaubkörner. Geeignet sind andere kristallförmige Materialien,
wie Quarz, Glas, Korund, Keramik und dergleichen.
Die Einlagen 5 können gemeinsam einen Umfassungswinkel von
fast 360° bilden, so daß nur geringfügige, d. h. schlitzförmige
Freiräume 13 entstehen, die zur Gewährleistung einer ausreichen
den Anpreßkraft vorhanden sein müssen. In Verbindung mit dem
großen Umfassungswinkel kann die Flächenpressung durch die
Länge der Einlagen bestimmt werden, so daß Einlagen gefertigt
werden können, deren Flächenpressung dem jeweiligen Rohrmaterial
gerecht wird.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 7 bis 9 ist die das Rohr 20 umfas
sende Einlage in drei Segmente 21a bis 21c unterteilt. Jedes Seg
ment ist in einem mehrteiligen Adapter 23a bis 23c formschlüssig
befestigt. Die Adapter 23a bis 23c sind formschlüssig über schwal
benschwanzförmige Nuten 24 und entsprechend ausgebildete Federn
25 mit Keilen 26a bis 26c verbunden.
Durch Endringe 27 und Längsleisten 28 werden an den Adapterele
menten 23 kammerförmige Aufnahmeräume für die Einlagen 21 mit
ihren starren Schalen 22 gebildet. Die Einlagen sind somit sowohl
gegen Verdrehung, als auch gegen Verschiebung in Längsrichtung
gesichert.
Im montierten Zustand liegen die Keile 26 mit ihren äußeren Man
telflächen in einer keilförmig ausgebildeten Öffnung 32 eines
Gehäuseringes der gesamten Rohrkeilklemme. Durch die Gewichts
kraft des Rohrstrangs 30 in Richtung des Pfeiles 31 schieben
sich alle an der Rohrkeilklemme beteiligten Elemente ineinander
und halten den Rohrstrang nach dem Lösen eines Elevators am obe
ren Rohrstrangende, ohne daß der Außenmantel des Rohrstrangs
durch Einschnitte oder Einkerbungen messerartiger Werkzeuge be
schädigt wird.
Claims (18)
1. Vorrichtung zum Einleiten von translatorischen Kräften
und/oder Drehmomenten in bewegbare Körper mit Hilfe von die
bewegbaren Körper erfassenden Klemmbacken, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmbacken (2) mit Einlagen (5) aus elastomerem Ma
terial (10) als Trägermaterial für eine Vielzahl eingebetteter
harter Teilchen (9, 11, 12) mit gegen die Anlageflächen der zu
klemmenden Körper gerichteten Spitzen ausgerüstet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in das Trägermaterial stabförmige Elemente (9, 11) geringen
Querschnitts eingebettet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in das Trägermaterial Nadeln (9, 11) eingebettet sind, deren an
griffsseitige Enden wenigstens bis zum Innenumfang der Einlagen
reichen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nadeln (11) mit einer von der radialen Richtung abweichenden
Neigung im Trägermaterial angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nadelkontur eine Unstetigkeitsstelle (11a) aufweist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß die klemmbackenseitigen Enden der Nadeln mit Abstand
vor den Anlageflächen der elastomeren Einlagen an den Klemmbacken
enden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die eingebetteten Teilchen körnige Partikel sind und aus einem
der Materialien Diamant, Glas, Keramik, Korund, Quarz bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die körnigen Partikel aus einem Gemisch der Materialien Diamant,
Glas, Keramik, Korund, Quarz bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 7, 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die körnigen Partikel annähernd von gleicher Größe
sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 7, 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die körnigen Partikel unterschiedliche Größen
haben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einlagen in die Klemmbacken eingeklebt
sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einlagen und die Klemmbacken mit einer
senkrecht zur Kraftübertragungsrichtung gerichteten Profilierung
zur formschlüssigen Verbindung ineinandergreifen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einlagen in kammerförmigen Ausnehmungen
der Klemmbacken angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Klemmbacken mit den Einlagen zum Umfassen
rohrförmiger Teile schalenförmig ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Umfassungswinkel einer Klemmbacke mit Einlage annähernd
180° beträgt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einlage (21) in einem mehrteiligen Adapter (23) angeordnet
und die Adapterteile in Keilen (26) einer Rohrkeilklemme zum
Ablassen und Halten eines Rohrstrangs (30) befestigt sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Adapterteile (23a-23b) formschlüssig mit den Keilen ver
bunden sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 16, 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Adapterteile mit den Einlagen einen
Umfassungswinkel von etwa 120° aufweisen.
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