DE4334378A1 - Vorrichtung zum Ausrichten von hängenden Lasten - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten einer
hängenden Last, insbesondere einer in einem Bohrturm hängen
den Kraftzange.
Zum Aufsuchen und Fördern von Bodenschätzen, zur Ermittlung
von Lagerungsverhältnissen und dergleichen werden Bohrwerk
zeuge verwendet, deren Antriebsenergie durch ein Bohrgestän
ge übertragen wird, das aus verschraubbaren Teilen besteht.
Zum Verschrauben und Lösen der Gestängeteile werden Kraftzan
gen verwendet. Sie müssen zum Einsatz gegen das im Bohrloch
zentrum befindliche Bohrgestänge geführt werden. Das Über
tragen großer Drehmomente erfordert entsprechend groß dimen
sionierte Kraftzangen. Das Ausrichten der Zangen am Bohr
lochzentrum überfordert daher vielfach die Kräfte des Bedie
nungspersonals.
Zum Transport und Ansetzen der Kraftzangen an das Bohrgestän
ge sind deshalb mechanische Einrichtungen entwickelt worden,
die auf Arbeitsbühnen stehen und auf Schienen, die aus Si
cherheitsgründen in die Bühnen eingelassen sein müssen, ver
fahrbar sind. Die erheblichen Abmessungen der mechanischen
Zangenführungsvorrichtungen erfordern eine tragfähige Unter
konstruktion. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, daß die
Führungsvorrichtungen nach ihrem Einsatz nicht vom Bohrge
stänge wegschwenkbar sind, sondern nur auf den Schienen ver
schoben werden können. Das führt zu einer erheblichen Raumnot
und damit Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Bedienungs
personals.
Nach der Fertigstellung eines Tiefbohrabschnitts ist dessen
Verrohrung vorzunehmen. Hierfür gelangen erneut Kraftzangen
zum Einsatz, deren Arbeitspositionierung jedoch nicht durch
die vorgenannten Führungsvorrichtungen vorgenommen werden
können, sondern durch zusätzliche Positioniervorrichtungen.
Die vorgenannten, auf Schienen verfahrbaren Einrichtungen
sind nicht für den Zangeneinsatz in größeren Höhen beim Ver
schrauben von Futter- und Förderrohren, sondern nur für Arbei
ten beim Verschrauben von Bohrgestängen geeignet. Die Aus
richtarbeiten für Verschraubungszangen an Rohren werden viel
fach noch vom Bedienungspersonal unter Einsatz körperlicher
Kräfte vorgenommen. Damit geht eine Gefährdung des Personals
einher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung, insbesondere zum Positionie
ren einer in einem Bohrturm hängenden Kraftzange zu schaf
fen, ohne daß es des Einsatzes menschlicher Kraft bedarf.
Nach der Beendigung des Einsatzes soll die Möglichkeit gege
ben sein, die Vorrichtung in eine Ruheposition zu bringen,
die dem Bedienungspersonal für die weiteren Arbeiten einen
großen Bewegungsfreiraum schafft. Die Positioniervorrichtung
soll für den Einsatz bei allen Arten von Zangen, die sich zum
Teil in erheblichen Höhen befinden, geeignet sein, so daß sich
schienengebundene, schwere und viel Raum beanspruchende Vor
richtungen erübrigen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein am
Bohrturm befestigtes Stützdreieck vorgeschlagen, daß aus we
nigstens einem mit dem Bohrturm fest verbundenen Halteprofil
und zwei längenveränderbaren, von dem oder den Halteprofilen
in Richtung des Bohrlochzentrums vorkragenden Stützarmen be
steht, von welchen zwei zur Kraftzange führende Tragelemente
und ein zum Bohrturm führendes Tragseil zur Aufnahme des Ge
samtgewichts von Kraftzange und Schwenkvorrichtung ausgehen.
Die Ebene des Stützdreiecks ist im wesentlichen horizontal.
Jeder Stützarm kann aus teleskopartig ausfahrbaren, in allen
Richtungen biegesteifen Bauteilen, beispielsweise Schubkol
ben-Zylindereinheit bestehen oder aus wenigstens zwei in ei
ner Ebene biegesteifen, parallel geführten, mehrgliedrigen
Elementen und zwischen diesen angeordneten Distanz-Verbin
dungselementen zusammenfügbar sein. Als Schubkolben-Zylinder
einheiten eignen sich insbesondere doppeltwirkende Bauarten.
Als mehrgliedrige Elemente können vorteilhafterweise paralle
le und mit Abstand zueinander angeordnete, handelsübliche
Laschenketten, zwischen welchen sich die Distanz- und Ver
bindungselemente erstrecken, eingesetzt werden. Hierbei dient
eine der Laschenketten als Vorschubkette, in welche ein Ket
tenantriebsrad greift, während die zweite Kette als über die
Verbindungselemente greifende Schließkette ausgebildet ist.
Als in allen Ebenen biegesteife Bauelemente zur Bildung von
Stützarmen eignen sich auch Zahnstangen mit Zahnrad- oder
Schneckenantrieben. Ihre Bewegungsfreiheit beim Zurückziehen
zur Verkürzung der Stützarme ist durch die Gitterkonstruktion
des Bohrturms nicht eingeschränkt.
Mit ihren der zu positionierenden Last zugewandten Enden sind
die Stützarme vorzugsweise gelenkig miteinander verbunden
und mit ihren gegenüberliegenden Enden an dem Halteprofil so
wohl vertikal als auch horizontal schwenkbar befestigt.
Es besteht die Möglichkeit, die Stützlängen beider Arme durch
geeignete Bauelemente synchron zu verändern oder durch eine
asynchrone Längenveränderung auch eine seitliche Justierbe
wegung der Stützarme zu erreichen.
Vorzugsweise sind die von den Stützarmen zur Kraftzange füh
renden Tragelemente mit Abstand zueinander am Zangengehäuse
befestigt, um weitestgehend der Gefahr einer Verdrillung vor
zubeugen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Kraftzangen so
wohl für die Verschraubung von Bohrgestängeteilen als auch
zum Verschrauben von Futter- und Förderrohren in ihre Ar
beitsposition - und zwar weitestgehend unabhängig von ihren
Arbeitshöhen - dirigiert werden. Die Vorrichtung ist ferner
zur Unterstützung für alle anderen Arbeiten, die mit hängen
den Geräten ausgeführt werden, geeignet, da sie ihre Schub-
und Zugkraft nur auf das jeweilige Tragseil des eingesetz
ten Gerätes überträgt.
Nach der Beendigung eines Einsatzes können die längenveränder
baren Stützarme weitgehend verkürzt werden. Die miteinander
verbundenen äußeren Enden werden zurückgefahren und geben
fast den gesamten Arbeitsraum innerhalb des Bohrturmes frei.
Bei Positioniervorrichtungen mit aus Ketten zusammenfügbaren
Stützarmen hängen die aufgelösten Stützarmabschnitte als Ket
tenschlaufen im Bereich des Halteprofils herab und behindern
ebenfalls nicht den weiteren Arbeitsablauf.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht da
rin, daß der Antrieb der Positioniereinrichtung für alle Ein
satzfälle ferngesteuert werden kann. Der Aufenthalt von Be
dienungspersonal im Bereich der in Betrieb zu setzenden Kraft
zange wird den Arbeitsschutzbestimmungen entsprechend vermie
den.
Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch
eine einfache Konstruktion aus und trägt durch die verein
fachte Technik erheblich zur Kostensenkung bei.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprü
chen angegeben und werden nachstehend durch die Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer aus Laschenketten gebildeten
Positioniervorrichtung,
Fig. 2 die Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 das Beispiel des Einsatzes der Vorrichtung nach den
Fig. 1 und 2 für Arbeiten in einem Bohrturm in
schaubildlicher Darstellung,
Fig. 4 eine aus Kolben-Zylindereinheiten gebildete Vorrich
tung und
Fig. 5 ein aus Zahnstangen bestehendes Stützarmpaar.
In allen Darstellungen gelten für gleiche Teile die gleichen
Bezugsziffern.
Die Vorrichtung für das zentrische Positionieren besteht aus
den beiden längenveränderbaren Stützarmen 1 und 2 und einem
am Bohrturm befestigten Halteprofil 3. Die Stützarme und das
Halteprofil bilden ein in einer im wesentlichen horizontalen
Ebene liegendes Stützdreieck. An ihren in Richtung des Bohr
lochzentrums 4 vorkragenden Enden sind die Stützarme mit Hil
fe von Endplatten 5 und 6 drehbeweglich miteinander ver
bunden. Am Drehgelenk 7 setzt ein Tragseil 8 zur Aufnahme des
Gesamtgewichtes, bestehend aus den Einzelgewichten der Kraft
zange 9 und der Positioniervorrichtung, an.
Das Gewicht der Kraftzange wird durch die Tragelemente 10a
und 10b auf die Gelenkplatten 5 und 6 übertragen. Durch die
Befestigung der Tragelemente an der Kraftzange unter Einhal
tung eines ausreichenden Abstandes voneinander ist eine Ver
drillsicherheit gegeben. Die Ausbildung der Tragelemente ist
dadurch nicht auf biegesteife Elemente beschränkt.
Die Stützarme 1, 2 bestehen jeweils aus einer Duplexkette 15
als Vorschubkette, einer kleineren Schließkette 16 und Ver
bindungselementen 17, die auf den Gelenkbolzen 18 der Vor
schubkette sitzend befestigt sind. Beim Zusammenfügen eines
aus den drei genannten Teilen bestehenden Stützarmes legen
sich die Verbindungselemente 17 mit einer Auskehlung 17a ge
gen die Gelenkbolzen bzw. gegen die auf den Bolzen angeord
neten Rollhülsen der Schließkette. Die Verbindungselemente
wirken daher auch als Sperrglieder zur Verriegelung der
Schließkette.
Mit einer Kettenantriebseinrichtung 19 können die Duplexket
te 15 mit den Verbindungselementen 17 und die Schließkette 16
zu einem der Stützarme 1 oder 2 zusammengefügt werden. Die
Ketten 15 und 16 sind handelsüblicher Ausführung. Die Bewe
gungsrichtung der Stützarme 1 bzw. 2 beim Zusammenfügen aus
den einzelnen Kettenteilen und deren Auflösung ist durch den
Doppelpfeil 20 gekennzeichnet.
Von den beiden Kettenantriebseinrichtungen 19a, 19b ist eine
mit einem Antriebsmotor 21 versehen. Von dieser wird das An
triebsmoment synchron über eine Gelenkwelle 22 auf die andere
Kettenantriebseinrichtung übertragen. Beide Kettenantriebs
einrichtungen sind mit Hilfe von Drehgelenken 23a, 23b an
dem Halteprofil 3 schwenkbar befestigt.
Das Halteprofil ist fest mit Teilen des Bohrturms 25 ver
schraubt. Statt eines einzelnen, durchgehenden Halteprofils
kann eine geteilte Befestigungsanordnung, beispielsweise in
Form von Halteplatten, die mit dem Bohrturm fest verbunden
sind, vorgesehen werden.
Zum Verschrauben des in das Bohrloch reichenden Rohrstranges
26, der durch einen Elevator 27 gehalten wird, mit einem auf
gesetzten Rohr 28 wird die Kraftzange 9 aus der Ruheposition
in die Betriebsposition geschwenkt. Nach der Herstellung der
Schraubverbindung zwischen den Rohren 26 und 28 über die
Rohrmuffe 29 kann die Kraftzange wieder in ihre Ausgangspo
sition geschwenkt werden. Diese Ruheposition ist bei dem ge
zeigten Beispiel in Fig. 3 durch eine unterbrochene Strich
führung kenntlich gemacht, was ebenfalls für alle übrigen
beweglichen Teile gilt. Diese sind mit 1′, 2′, 8′, 10′a und
10′b bezeichnet.
Die Bedienung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist über
das entfernt von der Gesamtvorrichtung aufgestellte Fernsteu
erpult 30 möglich. Eine Gefährdung des Bedienungspersonals
durch Unfälle beim Ausrichten der Kraftzange 9 an den zu ver
schraubenden Teilen ist somit ausgeschlossen.
Die Stützarme der Positioniervorrichtung gemäß Fig. 4 be
stehen aus zwei Schubeinheiten mit Stellzylindern 40, 41 und
Stellkolben, deren nach außen reichende Stangen mit 42 und
43 bezeichnet sind. Mit ihren äußeren Enden sind die Kolben
stangen durch das Gelenk 7 drehbeweglich miteinander verbun
den, was auch für die mit der Fig. 5 gezeigte Ausführung
gilt.
Eine sehr einfache Lösung ist ferner mit der Verwendung
zweier Zahnstangen 50 und 51 gegeben (s. Draufsicht der Fig.
5). Zur Vermeidung von Ausweichreaktionen beim Antrieb,
beispielsweise durch Zahnritzel 52, 53, sind Zwangsführun
gen 54, 55 vorgesehen. Zwischen diesen und den Gehäusen 56
und 57 der Antriebe besteht eine aus Vereinfachungsgründen
nicht dargestellte feste, die Reaktionskräfte kompensierende
Verbindung.
Claims (19)
1. Vorrichtung zum Ausrichten einer hängenden Last, insbeson
dere in einem Bohrturm hängenden Kraftzange zum Verschrauben
von Bohrgestängeteilen und Rohren, gekennzeichnet durch ein
am Bohrturm (25) befestigtes Stützdreieck, bestehend aus we
nigstens einem mit dem Bohrturm fest verbundenen Halteprofil
(3) und zwei Längenveränderbaren, von dem oder den Haltepro
filen in Richtung des Bohrlochzentrums (4) vorkragenden Stütz
armen (1, 2), von welchen zwei zur Kraftzange führende Trag
elemente (10a, 10b) und ein zum Bohrturm aufwärts führendes
Tragseil (8) zur Aufnahme des Gesamtgewichtes von Kraftzan
ge (9) und Ausrichtvorrichtung ausgehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ebene des Stützdreiecks im wesentlichen horizontal ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Stützarme aus teleskopartig ausfahrbaren, biege
steifen Teilen bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stützarme aus ausfahrbaren Kolben-Zylindereinheiten be
stehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolben-Zylindereinheiten doppelwirkend ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß beide Stützarme synchron verfahrbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß jeder Stützarm mit einer eigenen, separat
betätigbaren Antriebseinheit ausgerüstet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Stützarme am Halteprofil gelenkig be
festigt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gelenkverbindungen zum Ausführen von horizontalen und
vertikalen Schwenkbewegungen der Stützarme ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß jeder Stützarm aus wenigstens zwei in nur einer Ebe
ne biegesteifen, parallel geführten, mehrgliedrigen Elementen
(15, 16) und zwischen diesen angeordneten Distanz- und Ver
bindungselementen (17) zusammenfügbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
als mehrgliedrige Elemente parallele und mit Abstand zueinan
der angeordnete handelsübliche Laschenketten (15, 16) vorge
sehen sind, zwischen welchen sich die Distanz- und Verbin
dungselemente (17) erstrecken.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
eine der Laschenketten als Vorschubkette (15) dient, in wel
che ein Kettenantriebsrad greift, während die zweite Kette
als über die Verbindungselemente (17) greifende Schließket
te (16) ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten mit ihren der zu posi
tionierenden Last zugewandten äußeren Enden gelenkig mitein
ander verbunden und mit ihren gegenüberliegenden Enden an Ge
häusen von schwenkbar an dem Halteprofil angeordneten Ketten
antrieben (19a, 19b) befestigt sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
einer der Kettenantriebe mit einem Antriebsmotor (21) ausge
rüstet und beide Kettenantriebsvorrichtungen (19a, 19b) durch
eine als Gelenkwelle (22) ausgebildete Transmissionswelle
miteinander verbunden sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der Stützarme (1, 2) in
einem gemeinsamen Drehgelenk (5, 6) enden, an dessen Obersei
te im Gelenkpunkt (7) das Tragseil (8) ansetzt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die von den Stützarmen zur Kraftzange
(9) führenden Tragelemente (10a, 10b) unter Einhaltung eines
Abstandes an den Seitenkanten des Zangengehäuses ansetzen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 15, 16, da
durch gekennzeichnet, daß als Stützarme Zahnstangen einge
setzt sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
als Antrieb ein Zahnradgetriebe eingesetzt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
als Antrieb ein Schneckenradgetriebe vorgesehen ist.
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