DE69003364T2 - Einrichtung zum Einfahren von Gewindeverbindungen für Rohrstränge durch Festschrauben und Losdrehen. - Google Patents

Description

• Die Vorrichtung und das Verfahren, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, betreffen das Einfahren oder Einlaufen von Gewindeverbindungen für das Zusammensetzen von Rohren. Sie betreffen insbesondere die Bestandteile von Gewindeverbindungen (tool joints), die durch Schweißen mit Enden von rohrförmigen Stangen verbunden werden, die bei Ölbohrungen Verwendung finden.
• Bei der Verwendung bzw. im Betrieb unterliegen diese Stangen, die jeweils ein männliches und ein weibliches Ende aufweisen, vielen Zyklen des Schraubens und Losschraubens mit jedes Mal einem Klemmen mit erhöhtem Kraftmoment. Die Erfahrung zeigt, daß bei den ersten Zyklen, trotz des Schutzes der Gewinde durch geeignete Behandlungen, wie beispielsweise die Verkupferung, das Überziehen mit Zinkpuder oder dergleichen, diese Gewinde besonders Schäden unterliegen können, beispielsweise durch Ergreifen beim Schrauben oder Losschrauben.
• Um diese Risiken und Gefahren zu vermeiden, wird in der herkömmlichen Praxis vor dem Anbringen dieser rohrförmigen Stangen ein Einlaufen mit oder ohne Fett durchgeführt, das darin besteht, ein jedes der Gewindeenden einer jeden Stange wenigstens einem Zyklus des Schraubens und Losschraubens zu unterwerfen, der ein Blockieren am Ende des Schraubens aufweist, mit der Aufbringung eines Kräftemoments, dessen Moment vorzugsweise größer ist als jene, die während dem Betrieb aufgebracht werden. Die Erfahrung zeigt, daß bei Ausführung dieses Schraubens auf präzise Weise mit einer moderaten Drehgeschwindigkeit, und mit der Aufbringung eines zunehmenden Klemmoments, in Betrieb die Phänomene des Greifens und Beschädigens der Gewinde vermieden werden. Darüber hinaus erzeugt das Blockieren der Verbindung mit einem Kräftemoment, das größer ist als jenes, das in der Praxis verwendet wird, eine Art von Oberflächen-Kaltverfestigung, im Bereich der Gewinde und der Verbindungsträger, was die weiteren Risiken der Beschädigung reduziert. Die besten Resultate werden erreicht durch mehrmalige Zyklen des Schraubens und Losschraubens mit genauer Kontrolle bzw. Einstellung des Kräftemoments und unter Anhebung desselben von Mal zu Mal.
• Diese Vorgänge werden durch die Länge der rohrförmigen Stangen, die ungefähr jeweils ca. 10 Meter lang sind, schwierig. Ihre genaue Ausrichtung, im allgemeinen horizontal, ist nicht immer leicht durchzuführen. Diese Stangen können ebenfalls eine leichte Krümmung aufweisen, die eine unkorrekte Ausrichtung der männlichen und weiblichen Gewinde erzeugen kann, mit einer Zerstörung der Gewinde während des Schraubens. Schließlich wird das Ausführen der aufeinanderfolgenden Zyklen von Schrauben und Losschrauben von der Bildung von Eindrücken begleitet, die mehr oder weniger tief sind, die durch die Spannbacken der Klemmschlüssel auf die äußere Seitenwand der Endzonen der Stangen zurückgelassen werden. In manchen Fällen verformt der Druck der Spannbacken die Enden der rohrförmigen Stangen und kann die Bildung von Rissen hervorrufen.
• Es wurde die Möglichkeit gesucht, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Einfahren oder Einlaufen der Gewindeverbindungen von Rohren, ebenfalls rohrförmige Stangen (rods) genannt, durchführt, durch Ausführen wenigstens eines Zyklus von Schrauben und Losschrauben, was erlaubt, die Nachteile der bekannten Verfahren, die beschrieben wurden, zu vermeiden. Hierbei hat man vorrangig die Möglichkeit gesucht, die permanenten Verformungen der Rohrenden unter dem durch die Spannbacken der Klemmschlüssel aufgebrachten Druck zu vermeiden. Es wurde weiterhin die Möglichkeit gesucht, die Gefahren der Bildung von lokalen Eindrücken oder Einkerbungen unter der Einwirkung der Zähne dieser Spannbacken zu vermeiden. Ebenfalls wurde die Möglichkeit gesucht, ein Klemmen bei vorbestimmter Geschwindigkeit der die Gewindeverbindung bildenden Bestandteile zu erzeugen, mit Erreichen eines Blockierungsmoments, das ein maximales vorbestimmtes Moment hat. Es wurde weiterhin die Möglichkeit gesucht, die Bedingungen der Verwirklichung von Zyklen des Schraubens und Losschraubens zu vereinfachen, die notwendig sind bei dem Einlaufen der Gewindeverbindungen, wenn diese von der Art mit durch Schweißen mit den Enden der Rohre nach Bearbeitung zusammengebrachten Bestandteilen sind.
• Die Vorrichtung und das Verfahren, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, erlauben die gesuchten Resultate unter Vermeidung der bei den bekannten Vorrichtungen bestehenden Nachteile zu erreichen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das Einlaufen durch Schrauben und Losschrauben der Komponenten der Gewindeverbindungen durchzuführen, die für das Zusammenfügen von metallischen Rohren dienen. Dieses Einlaufen kann durchgeführt werden, wenn die Komponenten dieser Gewindeverbindungen mit den Rohren, denen sie entsprechen, verbunden sind. Vorzugsweise jedoch werden diese Bestandteile der Gewindeverbindungen, die meistens "tool joints" genannt werden, mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingelaufen, bevor sie durch Schweißen an den Enden der Rohre befestigt werden, die ebenfalls rohrförmige Stangen (rods) genannt werden. Diese Vorrichtung erlaubt wenigstens einen Zyklus von Schrauben und Losschrauben auf der Höhe einer jeden Gewindeverbindung durchzuführen, die einzulaufen sind. Sie weist zwei Klemmschlüssel auf, wobei der eine in Eingriff kommt mit dem männlichen Bestandteil und der andere mit dem weiblichen Bestandteil einer jeden Verbindung. Ein jeder dieser Schlüssel weist Eingriffs- oder Aufnahmeeinrichtungen auf, die ermöglichen, die äußere Seitenwand des Bestandteils, der ihm entspricht, zu ergreifen, und weist Klemmeinrichtungen dieser Eingriffseinrichtungen auf die äußere Seitenwand auf. Wenigstens einer dieser Schlüssel ist mit wenigstens einer Drehantriebseinrichtung um die Achse der Gewindeverbindung verbunden, was erlaubt, auf dem entsprechenden Bestandteil ein Blockierungsmoment am Ende des Schraubens von vorbestimmtem Kraftmoment aufzubringen, sodann ein Entblockierungs- oder Lösemoment am Anfang des Losschraubens aufzunehmen. Vorteilhafterweise ist ein jeder dieser Schlüssel mit wenigstens einer Drehantriebseinichtung um die Achse der Gewindeverbindung verbunden, was erlaubt, auf den entsprechenden Bestandteil ein Blockierungsmoment am Ende des Schraubens aufzubringen von einem vorbestimmten Kräftemoment, sodann ein Lösemoment am Anfang des Losschraubens aufzubringen. In dem Fall, wo nur ein Schlüssel mit einer Drehantriebseinrichtung verbunden ist, wird der andere Schlüssel festgehalten.
• Gemäß der Erfindung sind die Eingriffs- oder Aufgreifeinrichtungen eines jeden der Schlüssel mit wenigstens einem beweglichen Spannbacken versehen, der in der Lage ist, mit einem geringen Spiel in einer Kammer zu gleiten, deren seitliche Seitenwände sie umgeben, unter der Einwirkung einer Drückeinrichtung, die in Anlage auf die hintere Seitenwand dieses Spannbackens kommt, deren vordere Wand ein Profil aufweist, das jenem der äußeren Seitenwand gegenüber dem Bestandteil angepaßt ist, gegen den er den notwendigen Druck ausübt. Dieser Druck ist jener, der erlaubt, auf den Bestandteil mit Hilfe des Schlüssels ein Blockierungsmoment von vorbestimmter Größe aufzubringen, sodann ein Lösen vorzunehmen, ohne größeres winkelmäßiges Gleiten des Spannbackens bezüglich dieses Bestandteils. Darüber hinaus muß das Basismaterial dieses beweglichen Spannbackens eine Widerstandskraft gegenüber plastischer Verformung haben, die geringer ist als die Belastung, die in dem Spannbacken durch die notwendige Drückeinrichtung erzeugt wurde, um das Gleiten unter der Einwirkung dieses Moments zu verhindern.
• Vorzugsweise ist dieses Basismaterial dieses beweglichen Spannbackens ein festes organisches Polymer, wie beispielsweise ein Kunststoffmaterial, ein Elastomer oder noch ein Polymer, der die Eigenschaften eines Kunststoffmaterials und eines Elastomers verbindet. Auf vorteilhafte Weise ist das feste organische Polymer mit Fäden oder Fasern verstärkt. Alternativ weist es auf vorteilhafte Weise harte Festpartikel auf, die auf der Oberfläche des Spannbackens gegenüber dem Bestandteil oder in der Masse des Spannbackens verteilt sind, um den Reibungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des Spannbackens und der Oberfläche des Bestandteils zu erhöhen. Diese Teilchen können beispielsweise aus Wolframkarbid in Körnern sein. Die Größenordnung der Dimension dieser Körner kann beispielsweise 1 mm sein.
• Vorzugsweise ist die Drückeinrichtung des beweglichen Backens wenigstens ein Stelltrieb, dessen Drückerkopf oder -platte in Kontakt mit der hinteren Seitenwand des Spannbackens, in Eingriff steht mit dem Boden der Kammer und im Inneren von dieser mit einem geringen Spiel entlang seiner seitlichen Seitenwände gleitet. Vorteilhafterweise wirkt der bewegliche Spannbacken mit einem festen Spannbacken zusammen, wobei sich die beiden Spannbacken beiderseits des Bestandteils der Gewindeverbindung im Inneren der Kammer befinden. Ebenfalls vorzugsweise ist der feste Spannbacken aus einem Material gebildet, der eine Widerstandskraft gegenüber plastischer Verformung aufweist, die geringer ist als die maximale Belastung, unter die er durch den Druck unterworfen wird, der durch den beweglichen Spannbacken auf den Bestandteil ausgeübt wird. Dieses Material ist vorzugsweise analog zu jenem des beweglichen Backens.
• Die Drehantriebseinrichtung des Schlüssels oder eines jeden der Schlüssel wird vorteilhafterweise gebildet durch einen Arm, der mit dem Schlüssel verbunden ist, wobei der Arm radial bezüglich der Achse der Verbindung verläuft, wobei das Ende des Arms durch eine Stange mit wenigstens einem Stelltrieb verbunden ist, der ermöglicht, den Arm zu drehen, in die Richtung des Schraubens oder des Losschraubens, mit einer maximal bestimmten Winkelamplitude, die beispielsweise 60º sein kann. Das maximale Moment des Kräftepaars, das durch den Stelltrieb ausgeübt wird, ist wenigstens gleich dem Kräftemoment des Blockierungsmoments, das zu verwirklichen ist. Vorzugsweise ist der Stelltrieb hydraulisch und ist durch eines seiner beiden Enden mit dem Ende des Arms des Schlüssels gelenkig verbunden und durch das andere Ende in einem Aufbaupunkt verbunden, der das Lager stützt, um das der Schlüssel drehgelenkig angelenkt ist.
• Die Vorrichtung weist wenigstens eine Anzeigeeinrichtung des Kräftemoments auf, das durch die Schlüssel auf die Gewindeverbindung ausgeübt wird. Diese Anzeigeeinrichtung kann durch ein Signal gespeist werden, das von dem Druck abhängt, der durch die Hydraulikflüssigkeit ausgeübt wird, die auf einen mit einem Arm verbundenen Stelltrieb wirkt. Wenn der Winkel "α", der zwischen dem radialen Arm des Schlüssels und der Achse des Stelltriebs gebildet ist, veränderlich ist in Abhängigkeit der Winkelbewegung des Arms, wird vorzugsweise eine Korrektureinrichtung des Signals derart verwendet, daß direkt das durch den Schlüssel ausgeübte Kräftemoment angezeigt wird, gemäß der Gleichung M = F x sind α x R, wobei M das Kräftemoment ist, F die durch den Stelltrieb aufgebrachte Kraft und R der Radius des Arms des Schlüssels. Wenn zwei doppelt wirkende Stelltriebe verwendet werden, die jeweils auf einen Arm eines Schlüssels wirken, werden diese beiden Stelltriebe auf derselben Seite der Schlüssel angeordnet und ein einziger Stelltrieb wird vorzugsweise mit einer Flüssigkeit unter hohem Druck beaufschlagt, derart, daß die Bewegung des Kolbens des Stelltriebs in die gewünschte Richtung hervorgerufen wird, und eine ständige Verbindung zwischen der Öffnung, die am anderen Ende der Kammer des Stelltriebs und der entsprechenden Öffnung des anderen Stelltriebs derart hergestellt wird, daß eine Bewegung in umgekehrter Richtung, die synchronisiert ist, des Kolbens von diesem hervorgerufen wird. Um die Bewegung der Kolben der beiden Stelltriebe umzukehren, genügt es, die Zirkulationsrichtung der Hydraulikflüssigkeit zu ändern, unter Zuführen von Hochdruckflüssigkeit zu dem zweiten Stelltrieb, wobei der Fluß dieses Fluids durch die Öffnung des ersten Stelltriebs erzeugt, wodurch diese Hochdruckflüssigkeit zunächst eingespritzt wurde. In dieser besonderen Ausführungsform des Speisens der Stelltriebe, wird vorteilhafterweise als Druckquelle, die das zu dem Anzeiger des ausgeübten Kräftemoments übertragenen Signals liefert, eine Druckaufnahme verwendet, die auf die Verbindungsleitung zwischen den beiden Stelltrieben ausgeübt wird.
• Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, das erlaubt, das Einlaufen von Gewindeverbindungen zum Zusammenstellen von Rohren durchzuführen, bei dem wenigstens ein Zyklus des Schraubens und Losschraubens der Komponenten dieser Verbindung durchgeführt wird, die mit rohrförmigen Teilstücken oder Teilen verbunden sind oder nicht, deren sie entsprechen, ein Verfahren, bei dem zwei Schlüssel jeweils einen Bestandteil aufgreifen, und entweder die beiden Schlüssel beweglich sind, oder ein Schlüssel fest ist und der andere beweglich ist, wobei die beiden Schlüssel mit einer relativen Bewegung angetrieben werden, die in umgekehrte Richtung läuft, um die Verbindung zu blockieren oder zu lösen. Gemäß diesem Verfahren, wird zum Durchführen des Ergreifens eines jeden Schlüssels des Bestandteils, wenigstens ein Spannbacken verwendet, der in einer Kammer aufgenommen ist, die ihn eng umgibt, ein Spannbacken, der einer Belastung unterworfen wird, derartig, daß unter Berücksichtigung des Materials aus dem er gebildet ist, seine Widerstandsgrenze gegenüber plastischer Verformung überschritten wird, und dieser Spannbacken einen Druck ausübt, der über die Oberfläche des Bestandteils verteilt ist, mit dem er in Kontakt ist. Vorteilhafterweise wird ein zweiter fester Spannbacken verwendet, der in derselben Kammer angeordnet ist, und dessen Material ähnliche Eigenschaften zu jenen des beweglichen Spannbacken aufweist. Man kann ebenfalls, um das Einlaufverfahren gemäß der Erfindung durchzuführen, vorsehen, daß mehrere bewegliche Spannbacken, die winkelmäßig verteilt um die Achse eines jeden Bestandteils der Gewindeverbindung angeordnet sind, verwendet werden, und unter Druck gesetzt werden, jeweils in einer Kammer. Um das plastische Fließen dieses Spannbacken am äußeren der Kammer zu begrenzen, ist es notwendig, das Spiel zwischen den Rändern der Durchtrittsöffnungen dieser Kammern und der äußeren Oberfläche der Bestandteile der Verbindung auf ein Minimum zu reduzieren. Gleichermaßen wird, um dieses plastische Fließen zu steuern, als Basismaterial für die Spannbacken ein Material ausgewählt, das eine begrenzte Fließgeschwindigkeit auf einem geeigneten Wert unter Betriebsbedingungen aufweist.
• Das Beispiel und die nachfolgenden Figuren beschreiben auf nicht begrenzende Weise eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung und des Verfahrens, die Gegenstand der Erfindung sind.
• Figur 1 ist eine Gesamtansicht, in Perspektive, einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
• Figur 2 ist eine Draufsicht eines Schlüssels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Figur 3 ist eine Ansicht einer Gewindeverbindung, auf die der Einlaufprozeß durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeübt wird.
• Die Figur 4 zeigt auf schematische Weise eine besondere Ausführungsform der Speisung der Stelltriebe, die die Arme der Schlüssel der erfindungsgemäßen Vorrichtung betätigen.
• Aus Figur 1 ist eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der Einlaufvorrichtung der Bestandteile von Gewindeverbindungen (tool joints) für Rohre bekannt, die genauer auf Typen von Rohren zutreffen, die Stangen oder Rohrstangen (rods) genannt werden, die für Ölbohrungen Verwendung finden.
• Diese Vorrichtung weist zwei Klemmschlüssel 1, 2 auf, die jeweils mit einem hohlen Lagerzapfen 3, 4 versehen sind, der mit dem entsprechenden Schlüssel verbunden ist, der drehbeweglich in der Ausnehmung, die ein Lager 5, 6 einer Trägerstruktur bildet, der entsprechenden Schlüssel 7, 8 angeordnet. Jeder Schlüssel ist mit einem Arm 9, 10 am Ende 11, 12 versehen, an dem er auf gelenkige Weise mit einem der Enden des Antriebs-Stelltriebs 13, 14 verbunden ist. Das andere Ende dieses Stelltriebs ist auf gelenkige Weise um Gelenkachsen bei 17, 18 mit dem unteren Bereich der Trägerstruktur der Schlüssel 7, 8 befestigt. Die beiden Trägerstrukturen der Schlüssel 7, 8 ruhen selbst auf einem gemeinsamen Chassis 19, durch elastische Andruckteile, wie beispielsweise 20, 21 (siehe Figur 2). In Ruhe und bei Nichtvorhandensein von Belastungen sind die Trägerstrukturen der Schlüssel 7, 8 auf dem gemeinsamen Chassis 19 derart verklemmt, daß ihre Ausnehmungen 5, 6 eine gemeinsame Achse X1-X1 aufweisen. Unter diesen Bedingungen sind die beiden Schlüssel nebeneinander, wobei sie durch einen geringen Abstand getrennt sind, der während dem Klemmen oder Lösen der beiden Bestandteile, männlich und weiblich, einer Gewindeverbindung sich ändert. Das notwendige axiale Spiel ist vorgesehen, damit die hohlen Lagerzapfen 3, 4 sich axial um die entsprechende Menge in den Ausnehmungen 5, 6 bewegen können.
• Die Figur 2 ist eine seitliche Ansicht des Schlüssels 1. Ein Ausschnitt 30, der in der seitlichen Seitenwand 31 der Kammer 32 des Schlüssels 1 vorgenommen wurde, läßt den beweglichen Spannbacken 40 und den festen Spannbacken 41 erscheinen, die den Bestandteil 51 der Gewindeverbindung (siehe Figur 3) umgeben. Die Seitenwände der Kammer 32 werden berechnet, um gegen den Druck zu widerstehen, der ihnen durch die Spannbacken 40, 41 aufgebracht wird, wenn diese ihren Widerstandsgrenzwert bezüglich plastischer Verformung überschreiten. Diese Kammer 32 weist eine Öffnung auf, in der die Drückerplatte 33 eingreift, die von den Kolben 34 der beiden in einer Richtung wirkenden Stelltriebe 35 gedrückt wird, die Seite an Seite angeordnet sind und ihren Druck von unten nach oben ausüben. Ein kleiner Rückholstelltrieb 36 stellt die Rückkehr der Platte 33 sicher und ist durch den Ausschnitt 37 sichtbar, der in einem der beiden Stützarme 38 des Gelenks 11 des Stelltriebs 13 ausgeführt ist. Der obere feste Spannbacken 41 ist mit der oberen Seitenwand der Kammer 32 durch wenigstens eine Rückhalteeinrichtung, wie beispielsweise eine Schraube, verbunden. Der untere bewegliche Spannbacken 40 ist mit der Drückerplatte 33 durch geeignete nicht dargestellte Einrichtungen verbunden. Ein jeder der Spannbacken weist bei seiner Inbetriebnahme eine Andrückoberfläche von Hohlzylinderform auf, die sich über etwas weniger als 180º erstreckt. Der Radius dieser Oberflächen ist, bevor er in Anlage auf den Bestandteil kommt, im Ausgangszustand vorzugsweise etwas schwächer als jener der äußeren Oberfläche des Bestandteils, auf den die Spannbacken ihren Druck ausüben, derart, daß ein Eckeneffekt beim Klemmen des Bestandteils erzeugt wird. Beispielsweise kann der Spannbacken aus Polyamid wie beispielsweise das "ERTALON" (Marke der Firma ERTA-NV Belgien) oder NYLON gebildet sein.
• Für die Verwirklichung oder Schaffung dieser Spannbacken 40, 41 wird ein Kunststoffmaterial verwendet, das einen relativ hohen Fließwiderstand aufweist, wobei es eine ausreichende Duktilität beibehält und einen Reibungskoeffizienten aufweist, der ausreichend hoch ist, um ohne Gleiten dem zugehörigen Bestandteil das Kräftemoment zu übertragen, das durch den Stelltrieb 13 ausgeübt wird. Der Klemmdruck, der durch die Spannbacken 40, 41 unter Einwirkung der Stelltriebe 35 in Abhängigkeit des Kräftemoments des Klemmens, das es zu realisieren gilt, wird eingestellt. Im Fall der Gewindeverbindung 50 der Achse X2-X2 weisen die Bestandteile 51, 52 konische Gewinde 53 (siehe Figur 3) auf. Es handelt sich um Bestandteile, die dazu dienen, durch Schweißen mit den entsprechenden Enden der rohrförmigen Stangen verbunden zu werden. Meistens wird ein Vorschrauben mit sehr geringem Kräftemoment vor dem Blockieren ausgeführt. Die vorgeschraubte Verbindung oder nicht vorgeschraubte Verbindung wird in die in der Vorrichtung vorgesehene Passage eingeführt, wobei die inneren Durchmesser der hohlen Lagerzapfen 3, 4 sowie die der zentrierten Öffnungen auf der Achse X1-X1 der Seitenwände wie jener 31 der Kammern wie jene 32 hierfür bestimmt sind. Die Öffnungen der Seitenwände der Kammern lassen nur ein geringes Spiel für den Hindurchtritt der Bestandteile übrig. Darüber hinaus muß jeder von ihnen mit seinem zylindrischen Bereich nach dem Äußeren der Kammern wie beispielsweise 32 vorstehen, um dieses geringe Spiel beizubehalten, wenn der Druck der Spannbacken auf seinen größten Wert gebracht wird. Wie in den Figuren 1 und 4 dargestellt, wird auf vorteilhafter Weise ein besonderes Betätigungsverfahren der Stelltriebe verwendet, die die Schlüssel mitnehmen.
• Gemäß dieses Verfahrens ist eine Zuführeinrichtung von Hochdruckflüssigkeit, nicht dargestellt, mittels einer nicht dargestellten Verteilereinrichtung mit einer der Einführöffnungen oder Auslaßöffnungen von Flüssigkeit 60 oder 61 verbunden. Die andere Öffnung 61 oder 60 ist mit der Rückführflüssigkeitsleitung zur nicht dargestellten Hochdruckpumpe verbunden. Die beiden anderen Öffnungen 62, 63, die an den Enden der Stelltriebe in der Nähe ihrer Gelenkachsen 17, 18 auf dem Chassis 19 angeordnet sind, sind untereinander durch die Verbindungsleitung oder den - kanal 64 verbunden, von dem durch die Leitung 65 das Drucksignal entnommen wird, das zum Funktionieren des Indikators oder Anzeigers des Kräftemoments beiträgt, das auf die Verbindung 50 aufgebracht wird. Es ist ersichtlich, daß, wenn die Hochdruckflüssigkeit in die Öffnung 60 eindringt, die Schlüssel durch die Stelltriebe in Schraubrichtung (für einen rechtsdrehenden Schraubengang) angetrieben werden. Um einen maximalen Weg zu erhalten, wird zunächst ohne Greifen der Schlüssel auf den Bestandteil, die Stelltriebe 13, 14 durch die Öffnung 61 inmdie Richtung des Losschraubens gespeist. Danach werden die Schlüssel in Eingriff gebracht mit den Bestandteilen 51, 52 der Verbindung 50 durch Betätigung der Kolben, wie 34 der Stelltriebe wie 35, auf die beweglichen Spannbacken, wie jenen 40, und schließlich werden die Stelltriebe 13, 14 durch die Öffnung 60 in Schraubrichtung gespeist. Der Flüssigkeitsdruck am Eingang wird eingestellt, bis das Druckniveau in der Verbindungsleitung 64 den vorbestimmten Wert erreicht. Hierbei ist festzustellen, daß somit ein Gesamtschraubwinkel von 120º vorgesehen ist, ohne daß für den Arm des Schlüssels eine Neigung von 30º bezüglich der Vertikalen überschritten wird; der entsprechende Winkel α ist nicht geringer als 60º, und der sin α ist nicht geringer als 0,866. Ein derartiger Schraubwinkel ist im allgemeinen ausreichend, um das Blockieren mit erhöhtem Moment einer derartigen vorgeschraubten Verbindung zu erreichen. Wenn dies nicht ausreichend ist, kann mit dem Schrauben weiter verfahren werden. Wenn das geschraubte Moment für das Blockierungsmoment erreicht ist, so ist es klar, daß es leicht ist, unter Änderung des Einführens der Hochdruckflüssigkeit durch die Öffnungen 60, 61, mehrere Zyklen von Blockieren und Lösen der Verbindung 50 durchzuführen. Man stellt dabei fest, daß die durch die Stelltriebe, insbesondere auf der Höhe der Gelenke 17, 18 ausgeübten Kräfte, von dem Chassis 19 absorbiert werden, dank den Rückhaltestäben 66, 67, die mit dem Chassis und den elastischen Andrückteilen, wie beispielsweise 20, 21 verbunden sind, die die Rolle von Dämpfern spielen.
• Sehr zahlreiche Varianten oder Modifikationen können bei der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt werden, die jedoch nicht deren Bereich verlassen. Insbesondere, obwohl das Beispiel sich auf Gewindeverbindungen mit konischem Gewinde, die noch nicht auf den Rohrstangen angebracht sind, bezieht, ist es sehr wohl ersichtlich, daß die Vorrichtung und das Verfahren auf jede Art von konischen oder zylindrischen Gewindeverbindungen für Rohre anwendbar ist, wobei die Verbindungen mit ihren entsprechenden Rohren verbunden sein können oder auch nicht.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Einlaufen von Gewindeverbindungen (50) mit einem männlichen Bestandteil (51) und einein weiblichen Bestandteil (52) zum Zusammensetzen von metallischen Rohren, durchzuführen, durch Ausführen wenigstens eines Zyklus von Schrauben und Losschrauben mit Erreichen des Blockierens für ein bestimmtes Moment des Schraubmoments oder Anziehmoments, wobei die Vorrichtung zwei Schlüssel (1, 2) aufweist, die jeweils einen Bestandteil (51, 52) ergreifen, und wobei wenigstens einer der Schlüssel (1, 2) mit einer Drehantriebseinrichtung verbunden ist, die am Ende des Schraubens erlaubt, das vorbestimmte Moment des Blockierungsmoments zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtungen eines jeden dieser Schlüssel (1, 2) auf den entsprechenden Bestandteil (51, 52) wenigstens einen beweglichen Spannbacken (40) aufweisen, der in der Lage ist, mit einem geringen Spiel in einer Kammer (32) zu gleiten, deren seitliche Trennwände ihn umgeben, unter Einwirkung einer Drückeinrichtung (33), die in Andruck gegen die hintere Seitenwand dieses beweglichen Spannbackens kommt, dessen vordere Seitenwand sich gegen die äußere Trennwand des Bestandteils (51) anlegt, wobei das Basismaterial dieses beweglichen Spannbackens derart ist, daß es einen Widerstand gegenüber plastischer Verformung aufweist, der geringer ist als die Belastung, der es durch die Drückeinrichtung unterworfen wird, um ein winkeliges Gleiten des Spannbackens auf dem Bestandteil unter Einwirkung des Blockierungsmoments der Verbindung (50) zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der Schlüssel mit einer Drehantriebseinrichtung verbunden ist, die am Ende des Schraubens erlaubt, das vorbestimmte Moment des Blockierungsmoments zu erhalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial des beweglichen Spannbackens (40) ein festes organisches Polymer ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feste organische Polymer ein Kunststoffmaterial oder ein Elastomer oder ein Polymer ist, das die Eigenschaften eines Kunststoffmaterials und eines Elastomers verbindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feste organische Polymer wenigstens einen Zuschlagstoff in Form von Fasern oder diskontinuierlichen Fäden enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feste organische Polymer wenigstens einen Zuschlagsstoff in Form von festen Teilchen enthält, um den Reibungskoeffizienten zu steigern, wobei dieser festen Teilchen entweder über die Oberfläche des Spannbackens gegenüber dem Bestandteil oder in der Masse des Spannteils verteilt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückeinrichtung des beweglichen Spannbackens wenigstens ein Stelltrieb (35) ist, dessen Drückerplatte (33) in Eingriff in der Kammer (32) mit einem geringen Spiel ist, und in Anlage kommt gegen die hintere Seitenwand des beweglichen Spannbackens (40).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Spannbacken (40) mit einem festen Spannbacken (41) zusammenwirkt, wobei beide sich im Inneren derselben Kammer (32) beiderseits des Bestandteils (51) befinden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial des festen Backens (41) analog zu jenem des beweglichen Spannbackens (40) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlüssel, der mit einer Drehantriebseinrichtung (1, 2) verbunden ist, mit einem radialen Arm (9, 10) bezüglich der Achse (XI-XI) der Gewindeverbindung verbunden ist, dessen Ende mittels einer Verbindung (11, 12) wenigstens mit einem hydraulischen Stelltrieb (13, 14) verbunden ist, der ermöglicht, daß der Arm in eine oder in die andere Richtung gedreht wird, wobei das aufgebrachte Kräftemoment wenigstens das Blockierungsmoment der herzustellenden Verbindung (50) erreichen kann.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Anzeigeeinrichtung des Moments aufweist, das durch die Schlüssel (1, 2) auf die Gewindeverbindung (50) ausgeübt wird, die ein Drucksignal der Hydraulikflüssigkeit empfängt, die auf wenigstens einen Stelltrieb (13, 14) wirkt, wobei eine Korrektureinrichtung direkt in Abhängigkeit des Sinus des Winkels "α" aufgebracht wird, der durch die Achse des Stelltriebs und dem Radius des Arms des Schlüssels gebildet wird, mit dem er verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei doppelt wirkende Stelltriebe verwendet werden, die jeweils einen Arm (9, 10) eines Schlüssels (1, 2) betätigen, wobei die beiden Stelltriebe eine ständige Verbindung (64) untereinander an einem ihrer Enden, die auf derselben Seite angeordnet sind, aufweisen, wobei die Zuführung von Flüssigkeit unter hohem Druck an einem der beiden anderen Enden ausgeführt wird, das entsprechend der Schraub- oder Losschraubrichtung der herzustellenden Verbindung ausgewählt wird.

13. Verfahren zum Einlaufen von Gewindeverbindungen (50), zum Verbinden von Rohren, bei dem wenigstens ein Zyklus des Schraubens und Losschraubens der Bestandteile dieser Vebindung (50) erzeugt wird und bei dem zwei Schlüssel (1, 2) jeweils in Eingriff sind mit einem Bestandteil (51, 52), und wenigstens einer dieser Schlüssel in Drehung versetzt wird, um die Verbindung zu blockieren und zu lösen, dadurch gekennzeichnet, daß, um den Eingriff eines jeden Schlüssels (1, 2) auf den Bestandteil (51, 52), der ihm entspricht, auszuführen, wenigstens ein Spannbacken (40) verwendet wird, der in einer Kammer (32) aufgenommen ist, die ihn eng umgibt, und daß dieser Spannbacken einer Belastung derartig unterworfen wird, daß unter Berücksichtigung des Materials, aus dem er gebildet ist, seine Widerstandsgrenze gegenüber plastischer Verformung überstiegen wird und er einen über die Oberfläche des Bestandteils (51), mit dem er in Berührung ist, verteilten Druck ausübt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schlüssel in umgekehrte Richtung in Drehung versetzt werden, um die Verbindung zu blockieren oder zu lösen.