DE60030489T2

DE60030489T2 - Vorrichtung und Verfahren zum einfachen Verbinden von Rohren

Info

Publication number: DE60030489T2
Application number: DE60030489T
Authority: DE
Inventors: Bernd-Georg 30900 PIETRAS; Joerg-Erich 30827 SCHULZE-BECKINGHAUSEN
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2020-07-15
Also published as: EP1357253B1; NO341724B1; DE60030489D1; CA2381554C; NO20121392A1; NO333041B1; DE60005198T2; US6745646B1; NO20020127D0; EP1200705B1; EP1357253A2; WO2001009479A1; AU5999000A; CA2381554A1; EP1357253A3; EP1200705A1; NO20020127L; DE60005198D1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erleichtern des Verbinders von Rohren und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine angetriebene Bohrrohrzange zum Erleichtern des Verbinders von Sektionen oder Touren von Bohrrohr.
Bohrrohrzangen werden häufig zum Erleichtern des Verbinders von Sektionen oder Touren von Bohrrohr mit einem Rohrstrang verwendet. Typischerweise hängt der Rohrstrang in einem Bohrloch von einer Spinne in einer Etage einer Erdöl- oder Erdgasbohranlage.
Eine mit dem Rohrstrang zu verbindende Sektion oder Tour von Bohrrohr wird von einem Bohrrohrgestell zur Bohrlochmitte oberhalb des Rohrstrangs eingeschwenkt. Ein Rohrhandhabungsarm kann verwendet werden, um das Bohrrohr zu einer Position oberhalb des Rohrstrangs zu leiten. Danach kann eine Einfahrführung verwendet werden, um einen Gewindezapfen des Bohrrohrs mit einer Gewindebuchse des Rohrstrangs auszurichten. Danach wird eine Bohrrohrzange verwendet, um die Verbindung bis zu einem Drehmoment von typischerweise 68 000 Nm (50 000 Fuß-Pfund) anzuziehen.
Die Bohrlochzange wird ebenfalls verwendet, um Bohrrohr zu trennen. Dieser Vorgang schließt ein, die Verbindung zu lösen, was ein Drehmoment erfordert, das typischerweise in der Größenordnung von 110 000 Nm (80 000 Fuß-Pfund) angewendet werden kann, typischerweise größer als das Anzugsdrehmoment.
Eine Bohrrohrzange, umfasst allgemein Klemmbacken, in einem Rotor angebracht, der drehbar in einem Gehäuse angeordnet wird. Die Klemmbacken können im Verhältnis zum Rotor in einer allgemein radialen Richtung zu einem angestauchten Teil des zu greifenden Rohrs hin und von demselben weg bewegt werden. Die angestauchten Teile des Rohrs befinden sich allgemein oberhalb des Zapfens und unterhalb der Buchse des Rohrs und haben einen vergrößerten Außendurchmesser und/oder einen verringerten Innendurchmesser.
Bei Anwendung wird der Rotor gedreht und drückt die Klemmbacken längs von Nockenflächen zum angestauchten Teil der Rohrsektion hin. Sobald die Klemmbacken den angestauchten Teil vollständig in Eingriff nehmen, setzt der Rotor das Drehen fort und übt ein Drehmoment auf die Gewindegänge aus und zieht folglich die Verbindung zwischen der Rohrsektion und dem Rohrstrang an.
Mit solchen Bohrrohrzangen nach dem bekannten technischen Stand sind verschiedene Probleme beobachtet worden.
Insbesondere können solche Bohrrohrzangen den angestauchten Teil des Rohrs schwer zerkratzen, besonders, falls die Klemmbacken beginnen, sich im Verhältnis zum Bohrrohr zu drehen.
Einmal zerkratzt, wird das Rohr danach in das Bohrloch abgesenkt. Die Reibung zwischen dem Bohrloch (oder einem das Bohrloch auskleidenden Futterrohr) und der zerkratzten Stauchung schleift die Stauchung ab und verringert den Durchmesser.
Ein Zerkratzen der Stauchung kann ebenfalls dadurch verursacht werden, daß die Klemmbacken erneut angelegt werden müssen. Dies geschieht besonders häufig beim Verbinden von Rohr mit „Keilgewindegängen", die eine Drehung von annähernd 80° erfordern, um die Verbindung festzuziehen. Viele Drehzangen nach dem bekannten technischen Stand müssen alle 25° erneut an das Rohr angelegt werden.
Eine Verringerung des Durchmessers der Stauchung erfordert die Verwendung einer neuen Bohrrohrzange oder, daß die alte Bohrrohrzange dafür modifiziert wird.
Ein Versuch, dieses Problem zu lösen, wird in der PCT-Veröffentlichung Nummer WO 92/18744 offengelegt, die einen Rotor offenlegt, der hydraulisch betätigte aktive Klemmbacken und feststehende passive Klemmbacken umfasst. Die hydraulisch aktivierten Klemmbacken werden vor dem Drehen des Rotors vollständig mit dem Rohr in Eingriff gebracht, wodurch das Zerkratzen wesentlich verringert wird. Auf dem Rotor wird ein Hydraulikkreis bereitgestellt, um die Klemmbacken zu betätigen. Ein Tauchkolben wird verwendet, um das Hydrauliksystem durch wiederholtes Niederdrücken eines Hydraulikkolbens des Hydraulikkreises zu aktivieren. Dieser Vorgang kostet Zeit. Falls pro Verbindung einige Sekunden gespart werden können, können die Gesamtkosten des Ausbaus einer Erdöl- oder Erdgasbohrung drastisch verringert werden, solange die Zuverlässigkeit nicht geopfert wird.
Ein anderes mit dem in der PCT-Veröffentlichung Nummer WO 92/18744 offengelegten Rotor verbundenes Problem ist, daß ein wiederholtes Niederdrücken des Tauchkolbens zum vollständigen In-Eingriff-Bringen der Klemmbacken mit dem Rohr selbst einige Kratzer verursachen kann.
Ein weiteres mit angetriebenen Zangen verbundenes Problem ist, wie die Klemmbacken mit einer ausreichenden Kraft und einer ausreichenden Geschwindigkeit in einen Eingriff mit einem Rohrabschnitt zu bewegen sind.
Noch ein weiteres mit einem Rotor für eine angetriebene Zange verbundenes Problem ist, wie ein Mechanismus zum Anlegen von Klemmbacken an einen Rohrabschnitt in den engen Raum eines Rotors einzupassen ist. Insbesondere tritt, falls auf dem Rotor eine Pumpe bereitgestellt wird, um Hydraulikfluid zu pumpen, das Problem auf, daß das Mittel für die Energiezufuhr zur Pumpe getrennt werden muss, bevor der Rotor gedreht werden kann, um die Verbindung zwischen Rohren festzuziehen. Dies erhöht die Gesamtzeit des Vorgangs weiter.
Falls auf dem Rotor keine Pumpe bereitgestellt wird, muss der Hydraulikdruck über einen am Rotor befestigten Schlauch bereitgestellt werden, und dieser muss ebenfalls getrennt werden, bevor der Rotor gedreht werden kann.
Wo 95/20471 beschreibt einen angetriebenen Zangenschlüssel, wobei die hydraulische Kraft durch eine über eine Magnetkupplung angetrieben Pumpe zur Verfügung gestellt wird.
EP 0339005 beschreibt einen Drehmomentschlüssel mit einem Rotor mit hydraulisch betriebenen Klemmbacken.
US 4712284 beschreibt eine angetriebene Zange mit durch Linearmotoren mit eigenständigen ausdehnbaren Kammern betriebenen Klemmbacken.
Ein erster Aspekt der Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Erleichtern des Verbindens von Rohren bereit, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Drehtisch, der wenigstens eine Klemmbacke umfasst, einen Stator, wenigstens einen Kolbenkopf, der in wenigsten einem Zylinder angeordnet ist, um die wenigstens eine Klemmbacke zu betätigen, und einen Hydraulikkreis, der eine erste Kammer vor dem Kolben und eine zweite Kammer an einer Rückseite des Kolbens verknüpft derart, daß bei Anwendung ein Hydraulikfluid entweder aus der ersten oder aus der zweiten Kammer ausgestoßen wird und die andere der ersten und der zweiten Kammer auffüllt.
Weitere Merkmale des ersten Aspekts der Erfindung werden in den Ansprüchen 3 und weiter.
Außerdem wird ein Verfahren zum Erleichtern des Verbindens von Rohren bereitgestellt, wobei das Verfahren die Vorrichtung des ersten Aspekts der Erfindung verwendet, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, aus der einen der Vorder- oder Rückseite wenigstens des Kolbens Hydraulikfluid auszustoßen und die andere der Vorder- oder Rückseite des Kolbens mit dem ausgestoßenen Fluid aufzufüllen.
Bevorzugteerwiese umfasst der Hydraulikkreis ein Ventil, das einen Rückfluss von Hydraulikfluid verhindert, und eine Drossel umfasst derart, daß die Anordnung bei Anwendung ermöglicht, daß eine bestimmte Kraft auf das Rohr ausgeübt wird.
Außerdem wird ein Verfahren zum Erleichtern des Verbindens von Rohren bereitgestellt, wobei das Verfahren die Vorrichtung des ersten Aspekts der Erfindung verwendet, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, zu ermöglichen, daß Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis ausläuft derart, daß die wenigstens eine Klemmbacke eine bestimmte Kraft auf das Rohr ausübt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun als Beispiel Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung vor der Anwendung ist,
2 eine Draufsicht, teilweise im Querschnitt, eines Teils der Vorrichtung von 1 ist,
3A eine Draufsicht der Vorrichtung von 1 in einem ersten Betriebsstadium ist,
3B eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung von 1 in einem ersten Betriebsstadium ist,
4A eine Draufsicht der Vorrichtung von 1 in einem zweiten Betriebsstadium ist,
4B eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung von 1 in einem zweiten Betriebsstadium ist,
5 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung von 1 ist,
6 eine perspektivische Ansicht eines anderen Teils der Vorrichtung von 1 ist,
7 ein schematisches Diagramm eines in der Vorrichtung von 1 verwendeten teilweise hydraulischen, teilweise mechanischen Kreises in einem ersten Betriebsstadium ist,
8 ein schematisches Diagramm des teilweise hydraulischen, teilweise mechanischen Kreises von 7 in einem zweiten Betriebsstadium ist,
9 ein schematisches Diagramm des teilweise hydraulischen, teilweise mechanischen Kreises von 7 in einem dritten Betriebsstadium ist,
10 ein schematisches Diagramm des teilweise hydraulischen, teilweise mechanischen Kreises von 7 in einem vierten Betriebsstadium ist,
11 ein Querschnitt einer Anordnung eines Teils der Vorrichtung von 1 ist und
12 ein Querschnitt einer zu der in 12 alternativen Anordnung ist.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Vorrichtung gezeigt, die allgemein durch die Referenzzahl 1 identifiziert wird.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Bohrrohrzange 2 und eine Sicherungseinheit 3.
Die Bohrrohrzange 2 umfasst einen Rotor 4 und einen Stator 5.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst der Rotor 4 ein Gehäuse 6, das mit einem gezähnten Ring 7 zum Eingriff mit gezähnten Antriebsrädern in einem Stator 5 der Bohrrohrzange 2 versehen wird. Das Gehäuse 6 wird außerdem mit einer Öffnung 8 zum Aufnehmen eines Bohrrohrs versehen.
Drei Kolben und Zylinder 9, 10 und 11 werden mit einem Zwischenraum von 120° zueinander um den Rotor 4 angeordnet und werden zur Mitte des Rotors 4 gerichtet. Die Kolben und Zylinder 9, 10 und 11 umfassen feststehende Kolben 12, 13 und 14, jeder versehen mit einem Kolbenkopf 15, 16 und 17. Zylinder 18, 19 und 20 können längs der Kolbenköpfe 15, 16 und 17 zur Mitte des Rotors 4 hin und von derselben weg verschoben werden. In den Kolbenköpfen 15, 16 und 17 werden Dichtungsringe 21, 22 und 23 zwischen den Kolbenköpfen 15, 16 und 17 und den Zylindern 18, 19 und 20 bereitgestellt.
Die Zylinder 18, 19 und 20 werden mit Klemmbacken 24, 25 und 26 zum Eingriff mit der Stauchung eines Bohrrohrs versehen. Die Klemmbacken 24 und 25 befinden sich in entsprechenden Schwalbenschwanzschlitzen 27 und 28. Es wird gezeigt, daß der Zylinder 20 mit einem Verlängerungselement 29 zwischen dem Zylinder 20 und den Klemmbacken 26 versehen wird. Das Verlängerungselement 29 befindet sich in Schwalbenschwanzschlitzen 30, und die Greifelemente 26 befinden sich in entsprechenden Schwalbenschwanzschlitzen 31 im Verlängerungselement 29. Bei Anwendung werden entweder alle der Zylinder 18, 19 und 20 mit Verlängerungselementen 29 versehen, oder keiner der Zylinder 18, 19 und 20 wird mit Verlängerungselementen 29 versehen.
Hydraulikleitungen 32, 33 und 34 und Hydraulikleitungen 35, 36 und 37 werden in jedem Kolben 12, 13 und 14 für die Zufuhr von Hydraulikfluid vor und hinter den Kolbenköpfen 15, 16 und 17 angeordnet.
Zwei Löseventile 38 und 39 werden auf dem Gehäuse 2 angeordnet. Die Löseventile 38 und 39 werden verwendet, um die Zylinder 9, 10 und 11 zurückzuziehen und folglich die Greifelemente 24, 25 und 26 von einer Sektion oder Tour von Bohrrohr auszurücken.
Unter Bezugnahme auf 11 hat der Rotor 4 eine Deckplatte 40, durch die auf die Löseventile 38 und 39 zugegriffen werden kann. Die Löseventile 38 und 39 können von Hand bedient werden oder durch Betätigungsmechanismen bedient werden, zwei geeignete Betätigungsmechanismen werden in 11 und 12 gezeigt.
Die Löseventile 38 und 39 werden auf entgegengesetzten Seiten des Rotors angeordnet, so daß wenigstens eines unter einem Betätigungsring 41 liegen wird, wenn ein Lösen der Greifelemente 24, 25 und 26 vom Bohrrohr erforderlich ist, wobei der Betätigungsring 41 über der Öffnung 8 durchbrochen wird. Sechs Betätigungsventile 42 werden um den Betätigungsring 41 in einem Deckel 43 des Stators 5 angeordnet. Jedes Betätigungsventil 42 umfasst ein Kolbengehäuse 44, einen Zylinder 45, einen Kolben 46, eine Rückholfeder 47 und eine Öffnung 48. Wenn es gewünscht wird, die Löseventile 38 und/oder 39 zu betätigen, wird über ein Bedienungspult (nicht gezeigt) durch die Öffnung 48 in den Zylinder 45 ein pneumatischer oder hydraulischer Fluiddruck ausgeübt, was den Kolben 46 verschiebt. Der Kolben 46 drückt den Ring 41 auf eine Platte 49 oberhalb des Löseventils 39 und/oder eine Platte (nicht gezeigt) oberhalb des Löseventils 38. Die Platte 49 wird an dem einen Ende an einem Schraubenschaft 50 an der Deckplatte 40 und an dem anderen Ende an einem Tauchkolben 51 gehalten, der verschiebbar in einem Loch 52 in der Deckplatte 40 angeordnet wird. Der Tauchkolben 51 wird durch eine Feder 53 nach oben vorgespannt, angeordnet unterhalb einer Platte 54, die sich über den Durchmesser des Lochs 52 hinaus erstreckt. Beim Verschieben des Rings 41 drückt die Platte 49 den Tauchkolben 51 und betätigt das Löseventil 39.
Ein alternativer Betätigungsmechanismus wird in 12 gezeigt. Der Rotor 4 umfasst wesentlich die gleiche Anordnung, jedoch umfasst der Deckel 43 Betätigungsventile 42', die ein Kolbengehäuse 44', einen Kolben 46', eine Rückholfeder 47' und einen Schlauch 48', angeordnet zwischen dem Kolbengehäuse 44' und dem Kolben 46', umfassen. Der Schlauch 48' verbindet die Betätigungsventile 42' und führt zu einer pneumatischen oder hydraulischen Fluidzufuhr (nicht gezeigt). Bei einem Anstieg des Drucks im Schlauch 48' wird der Kolben 46' verschoben und betätigt das Löseventil 39 auf die gleiche Weise wie oben unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird nun ein Hydromotor 55 gezeigt, angeordnet auf dem Deckel 40 des Stators 5. Der Hydromotor 55 wird an dem einen Ende beweglich an einer Welle 56 angeordnet, die am Deckel 40 des Stators 5 befestigt wird. Ein Kolben und Zylinder 57 wird an dem einen Ende am Stator 5 befestigt und das andere Ende an der einen Seite des Hydromotors 55. Eine Hydraulikpumpe 58 wird auf dem Rotor 4 angeordnet.
5 zeigt den Hydromotor 55 versehen mit einem an der feststehenden Basis desselben befestigten Befestigungsträger 59. Der Befestigungsträger 59 wird mit einem Loch versehen, durch das eine Antriebswelle 60 vorsteht. Die Antriebswelle 60 hat Keilnuten, auf denen ein Zahnrad 61 angebracht wird. Eine Scheibe 63 wird auf einem Lager 62 angebracht, das unterhalb des Zahnrads 61 auf der Antriebswelle 60 angebracht wird. Das Zahnrad 61 und die Scheibe 63 werden durch eine C-Klemme 64 auf der Antriebswelle 60 gehalten. Der Befestigungsträger 59 hat zwei Flansche, der eine versehen mit einem Loch, um ein Befestigungsmittel am Kolben und Zylinder 57 bereitzustellen, und der andere versehen mit einem wesentlich parallel mit demselben angeordneten Ansatz 65, der einen Schlauch 66 trägt, durch den die Welle 56 drehbar angeordnet wird. Das Ende der Welle 56 wird am Deckel 40 des Stators 5 befestigt.
6 zeigt die Hydraulikpumpe 58 versehen mit einem an der feststehenden Basis derselben befestigten Befestigungsträger 67. Der Befestigungsträger 67 wird mit einem Loch versehen, durch das eine antreibbare Welle 68 vorsteht. Die antreibbare Welle 68 hat Keilnuten, auf denen ein Zahnrad 69 angebracht wird. Eine Scheibe 70 ist integriert mit und unterhalb des Zahnrads 69 auf der antreibbaren Welle 68. Das Zahnrad 69 und die Scheibe 70 werden durch eine Kappe 71 auf der antreibbaren Welle 68 gehalten.
Wieder bezugnehmend auf 3A und 3B befindet sich das Zahnrad 61 des Hydromotors 55 außer Eingriff mit dem Zahnrad 69 der Hydraulikpumpe 58. Der Kolben und Zylinder 57 ist zurückgezogen.
Wieder bezugnehmend auf 4 greift das Zahnrad 61 des Hydromotors 55 mit dem Zahnrad 69 der Hydraulikpumpe 58 ineinander. Der Kolben und Zylinder 57 ist durch ein pneumatisches oder hydraulisches Fluid in eine ausgefahrene Position gebracht worden und hat den Hydromotor 55 zur Hydraulikpumpe 58 hin bewegt.
Der Außendurchmesser der Scheibe 63 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des Zahnrads 61, wie auch die entsprechende Scheibe 70 der Hydraulikpumpe 58. Dies steuert die Tiefe, bis zu der die Zähne der Zahnräder 61 und 69 ineinandergreifen können. Dies verbessert die gesamte Wirksamkeit und Zuverlässigkeit. Es wird zu erkennen sein, daß Scheiben jedes Durchmessers ausreichen können, solange sie den Abstand zwischen den Zahnrädern aufrechterhalten.
Unter Bezugnahme auf 7 bis 10 wird nun ein Schema des teilweise hydraulischen, teilweise mechanischen Kreises der Vorrichtung von 1 in verschiedenen Betriebsstadien gezeigt. Der Kreis wird allgemein durch die Referenzzahl 100 identifiziert.
Der Kreis 100 umfasst eine Hydraulikpumpe 58, die durch einen Hydromotor 55 angetrieben werden kann. Der Kreis 100 umfasst außerdem Kolben und Zylinder 9, 10 und 11, um einen Rohrabschnitt in Eingriff zu nehmen, zwei Sammler 101 und 102 zum Speichern einer Ladung zum Lösen der Zylinder aus einem Eingriff mit einem Rohrabschnitt, einen Hydraulikkreis 103 und Löseventile 38 und 39.
Bei Anwendung wird der Hydraulikkreis 103 anfänglich nicht unter Druck gesetzt. Die Öffnung 8 des Rotors 4 befindet sich in einer Linie mit der Öffnung 8' des Stators. Die Hydraulikpumpe 58 befindet sich nun gegenüber der Öffnung 8, 8' auf der Rückseite des Stators 5. Der Hydromotor 55 befindet sich in einer zurückgezogenen Position (3).
Wenn es gewünscht wird, die Bohrrohrzange zu verwenden, wird die Zange durch die Öffnung 8, 8' um eine Buchse einer Tour von Rohrabschnitten angeordnet, die mit einem Strang von Rohrabschnitten verbunden werden soll. Der Kolben und Zylinder 57 wird betätigt und fährt den Kolben aus dem Zylinder aus, was den Hydromotor 55 zur Hydraulikpumpe 58 hin bewegt. Das Zahnrad 61 des Hydromotors 55 greift mit dem Zahnrad 69 der Hydraulikpumpe 58 ineinander. Der Hydromotor 55 wird durch eine externe Hydraulikfluidzufuhr (nicht gezeigt) auf der Bohranlagenetage angetrieben (4).
Der Hydromotor 55 treibt die Hydraulikpumpe 58 an, die ein Hydraulikfluid aus einem Tank 104 (schematisch als ein abgeteilter Tank gezeigt, obwohl es vorzugsweise ein einziger Tank ist) durch eine Leitung 105 in eine Fortsetzung der Leitung 105 in einem Block 106 pumpt. Das Hydraulikfluid strömt an Rückschlagventilen 107 und 108 vorbei. Der Druck in den Zylindern 18, 19 und 20 vor den Kolben 15, 16 und 17 steigt an, was die Zylinder 18, 19 und 20 in einen Eingriff mit der Buchse des zu greifenden Rohrabschnitts bewegt. Gleichzeitig strömt das Hydraulikfluid am Rückschlagventil 108 vorbei in die Sammler 101 und 102. Der pneumatische Druck in den Sammlern baut sich bis zu einem vorher festgelegten Niveau auf, wie beispielsweise 150 Bar, an welchem Punkt ein Voreinstellventil 109 schließt und einen weiteren Druckaufbau in den Sammlern 101 und 102 verhindert (8). An diesem Punkt fließt das Hydraulikfluid nur in die Zylinder 18, 19 und 20. Das Hydraulikfluid hinter den Kolbenköpfen 15, 16 und 17 wird durch Leitungen 110, 111 und 112, durch einen Mengenteiler 113, durch Leitungen 114, 115 in eine Leitung 116, in eine gemeinsame Leitung 117, durch ein Ventil 118b einer Leitung 118a in die Zylinder 18, 19 und 20 vor den Kolben 15, 16 und 17. Es sollte bemerkt werden, daß das Fluid von hinter dem Kolben zur Vorderseite des Kolbens strömt, wodurch nur das Abziehen einer kleinen Fluidmenge aus dem Tank 104 erforderlich ist. Ein Drosselkörper 118 hemmt den Austritt von Fluid hinaus in den Tank 104, bis die Klemmbacken in festem Eingriff mit der Buchse der Tour von Rohrabschnitten sind, an welchem Punkt das Hydraulikfluid über eine Verbindung 119 durch einen Drosselkörper 118 und in den Tank 104 ausläuft, wodurch ein übermäßiger Eingriff der Klemmbacken 24, 25 und 26 gehemmt wird. Eine hydraulische Verriegelung auf der Vorderseite der Kolben 15, 16 und 17 hemmt die Klemmbacken 24, 25 und 26 am Ausrücken während des Drehers.
Der Mengenteiler 113 umfasst drei Rotoren 121, 122 und 123, angeordnet auf einer gemeinsamen Welle 24. Wenn das Hydraulikfluid über die Rotoren 121, 122 und 123 strömt, ermöglichen die Rotoren, daß gleiche Fluidmengen durchgehen, wodurch eine gleichmäßige Bewegung der auf den Zylindern 18, 19 und 20 angeordneten Klemmbacken 24, 25 und 26 gesichert wird.
Der Drosselkörper 118 ermöglicht, daß das Fluid langsam durch denselben strömt. Dies hemmt eine plötzliche Bewegung der Zylinder 18, 19 und 20.
Wenn ein vorher festgelegter Einrichtdruck erreicht wird, bewegt sich ein Anzeiger 125. Dies geschieht auf Grund dessen, daß das Ventil 126 eingestellt wird, um bei einem vorher festgelegten Druck, wie beispielsweise 280 Bar, zu öffnen. Dies ermöglicht, daß das Hydraulikfluid durch die Leitung 127 bei einem Druck über 280 Bar strömt, so zu sagen einen Druck von 7 Bar. Falls der Anzeiger 125 mehr als 5 Bar Druck benötigt, um sich zu bewegen, wird sich der Anzeiger 125 nun, wie in 8 gezeigt, in eine ausgefahrene Position bewegen. Hydraulikfluid mit einem größeren Druck wird in den Tank 104 ausgestoßen.
Nun wird der Hydromotor 55 durch den betätigenden Kolben und Zylinder 57 um die Welle 56 geschwenkt (9). Die Zahnräder 61 und 69 befinden sich nun außer Eingriff. Nun wird der Rotor 4 im Verhältnis zum Stator 5 gedreht, um die Schraubverbindung zwischen den Rohrabschnitten bis zu einem vorher festgelegten Drehmoment anzuziehen. In diesem Zustand werden die Zylinder 18, 19 und 20 dadurch im Eingriff gegen den Rohrabschnitt gehalten, daß das Hydraulikfluid durch das Rückschlagventil 107 am Entweichen gehindert wird und sich die Löseventile 38 und 39 in einer geschlossenen Position befinden.
Das Fluid wird in den Sammlern 101 und 102 zurückgehalten durch das Rückschlagventil 108 und ein Rückschlagventil 126, das durch das Hydraulikfluid bei größerem Druck geschlossen gehalten wird, und durch ein Rückschlagventil 127 (zuvor f. eine Leitung. Anm. d. Ü.), falls der Druck auf der entgegengesetzten Seite des Rückschlagventils 126 niedriger ist.
Ein besonderer Vorzug des beschriebenen Systems ist die Tatsache, daß eine externe Energiequelle verwendet werden kann, um den Hydromotor 55 anzutreiben und daß diese nicht getrennt werden muss, bevor der Rotor 4 gedreht wird, da es eine einfache Sache ist, den Motor 55 und die Pumpe 58 in Eingriff und außer Eingriff zu bringen.
Sobald der Rotor 4 aufhört, sich zu drehen, können die Klemmbacken 24, 25 und 26 vom Rohrabschnitt ausgerückt werden. Dies wird dadurch ausgeführt, daß ein Pneumatik- oder Hydraulikfluid in den Betätigungsventilen 42 unter Druck gesetzt wird, was die Löseventile 38 und 39 betätigt, wie oben unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben. Dies setzt das Hochdruck-Hydraulikfluid in einer Steuerleitung 128 frei, und folglich tritt auf der einen Seite eines Schaltventils 129 ein verringerter Druck auf. Das Schaltventil 129 verschiebt sich von einer geschlossenen zu einer offenen Position, was ermöglicht, daß das Hochdruck-Hydraulikfluid von vor den Kolben 15, 16 und 17 durch eine Leitung 130 strömt.
Das Schaltventil 131 verschiebt sich ebenfalls von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position, wenn ein Hochdruck-Hydraulikfluid in einer Leitung 132 und ein verringerter Druck in der Leitung 128 auf der entgegengesetzten Seite des Schaltventils 131 auftreten, was ermöglicht, daß das Hochdruck-Hydraulikfluid von den Sammlern 101 und 102 durch das Schaltventil 131 durch eine Drossel 133 strömt. Das Hochdruck-Hydraulikfluid von den Sammlern 101 und 102 öffnet einen Schieber 134 und läuft durch denselben, in die Leitung 117, durch den Mengenteiler 113 und in die Zylinder 18, 19 und 20 hinter den Kolben 15, 16 und 17. Die Klemmbacken 24, 25 und 26 werden folglich vom Rohrabschnitt ausgerückt und von demselben zurückgezogen.
Es sollte bemerkt werden, daß das Hydraulikfluid von vor den Kolben 15, 16 und 17 übergeht hinaus in die Leitung 130, durch das Schaltventil 129, durch eine Drossel 135, durch den Schieberschalter 134, in die Leitung 117, durch den Mengenteiler 113 in die Zylinder 18, 19 und 20 hinter den Kolben 15, 16 und 17. Auf diese Weise ist es nur erforderlich, daß eine Menge an Hydraulikfluid gleich der Volumendifferenz zwischen dem Volumen vor den Kolben 15, 16 und 17 in der vollständig ausgefahrenen Position und dem Volumen hinter den Kolben 15, 16 und 17 in der vollständig zurückgezogenen Position im Tank 104 gehalten wird. Dieses überschüssige Fluid strömt durch die Verbindung 119 und in den Tank 104.
Es ist ebenfalls vorgesehen, daß die Vorrichtung mit dünnwandigem Rohr verwendet werden könnte, da es verhältnismäßig leicht ist, die durch die Klemmbacken auf das Rohr ausgeübte Kraft zu verändern. Die Erfindung wird ebenfalls auf jeden Rohrabschnitt oder jedes Rohr, wie beispielsweise Futterrohr, Werkzeugstränge und Bohrrohre, angewendet werden können.
Es ist ebenfalls vorgesehen, daß der Sammler die Form einer Feder oder einer Batterie annehmen könnte.
Es wird zu erkennen sein, daß jeder geeignete Eingriffsmechanismus verwendet werden kann, obwohl der beschriebene Eingriffsmechanismus die auf dem Motor 55 bzw. der Pumpe 58 angeordneten Zahnräder 61, 69 umfasst. Zum Beispiel könnte ein Kupplungs- oder Reibungsantrieb eingesetzt werden, um den Motor mit der Pumpe in Eingriff und außer Eingriff zu bringen. Es ist jedoch ein besonderer Vorzug der Tatsache, daß sich die Zahnräder 61, 69 an der gleichen Stelle drehen wie der Rotor 4, daß die Komponenten eine ernsthafte Beschädigung vermeiden, falls der Motor 55 nicht von der Pumpe 58 ausgerückt wird, bevor der Rotor 4 gedreht wird.

Claims

Verfahren, um das Verbinden von Rohren zu erleichtern, das umfasst, ein Hydraulikfluid entweder aus der Vorder- oder aus der Rückseite wenigstens eines in einem Zylinder angeordneten Kolbens auszustoßen, um wenigstens eine Klemmbacke zum Ergreifen des Rohres zu betätigen, und die andere der Vorder- oder der Rückseite des Kolbens mit dem ausgestoßenen Fluid aufzufüllen.
Vorrichtung, um das Verbinden von Rohren zu erleichtern, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: einen Drehtisch (4), der wenigstens eine Klemmbacke (24, 25, 26) umfasst, einen Stator (5), wenigstens einen Kolbenkopf (15, 16, 17), der in wenigsten einem Zylinder (18, 19, 20) angeordnet ist, um die wenigstens eine Klemmbacke (24, 25, 26) zu betätigen, und einen Hydraulikkreis (117, 118a), der eine erste Kammer vor dem Kolben (15, 16, 17) und eine zweite Kammer an einer Rückseite des Kolbens (15, 16, 17) verknüpft derart, daß bei Anwendung ein Hydraulikfluid entweder aus der ersten oder aus der zweiten Kammer ausgestoßen wird und die andere der ersten und der zweiten Kammer auffüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die wenigstens zwei Kolben (15, 16, 17) umfasst, die jeweils in einem entsprechenden Zylinder (18, 19, 20) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner einen Mengenteiler (113) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, die ferner einen Tank (104) zum Aufnehmen von Hydraulikfluid umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, die ferner wenigstens einen Sammler (101, 102) zum Aufnehmen einer Ladung zum Lösen der wenigstens einen Klemmbacke (24, 25, 26) aus dem Eingriff mit einem Rohr umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die ferner wenigstens ein Löseventil (38, 39) umfasst, um das Lösen der wenigstens einen Klemmbacke (24, 25, 26) aus dem Eingriff mit einem Rohr zu betätigen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, die ferner eine Pumpe (58) umfasst, um Hydraulikfluid zum Betätigen der wenigstens einen Klemmbacke (24, 25, 26) zu pumpen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Pumpe (58) an dem Drehtisch (4) angeordnet ist und die Vorrichtung ferner einen an dem Stator angeordneten Motor (55) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Motor (55) ein Zahnrad (61) umfasst, das mit einem Zahnrad (69) der Pumpe (58) ineinandergreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der Hydraulikkreis ein Ventil (118b), das eine Rückkehr des Hydraulikfluids (107) verhindert, und eine an einen Tank (104) gekoppelte Drossel (118) umfasst derart, daß die Anordnung bei Anwendung ermöglicht, daß eine begrenzte Kraft auf das Rohr ausgeübt wird.
Verfahren, um das Verbinden von Rohren zu erleichtern, wobei das Verfahren die Vorrichtung nach Anspruch 11 verwendet, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, zu ermöglichen, daß ein Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis (100) in den Tank ausläuft derart, daß die wenigstens eine Klemmbacke (24, 25, 26) eine begrenzte Kraft auf das Rohr ausübt.
Verfahren, um das Verbinden von Rohren zu erleichtern, wobei das Verfahren die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11 verwendet, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, ein Hydraulikfluid entweder aus der Vorder- oder aus der Rückseite wenigstens des Kolbens auszustoßen und die andere der Vorder- oder der Rückseite des Kolbens aufzufüllen.
Verfahren, um das Verbinden von Rohren zu erleichtern, wobei das Verfahren die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10 verwendet, wobei das Verfahren umfasst, das Hydraulikfluid um den Hydraulikkreis zu treiben, um den wenigstens einen Kolben zu betätigen, um die wenigstens eine Klemmbacke zum Ergreifen des Rohres zu betätigen, und zu ermöglichen, daß das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis in einen Tank ausläuft derart, daß die wenigstens eine Klemmbacke eine begrenzte Kraft auf das Rohr ausübt.