DE69017958T2 - Bohrloch-Schlagvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlagmechanismus und im besonderen einen Schlagmechanismus für einen Aufwärtshub- Schlag.
• Die Seilarbeit ist ein Verfahren zum Absenken einer Spezialausrüstung in ein Öl- oder Gasbohrloch oder fur ein Anheben einer Spezialausrüstung aus einem Öl- oder Gasbohrloch. Das Prinzip der Seilarbeit besteht in der Befestigung eines Arbeitsstranges oder eines Werkzeugstranges an dem Ende einer Drahtspule, wobei durch ein Abspulen des Drahtes der Werkzeugstrang in das Bohrloch abgesenkt wird. Entweder durch ein Aufspulen oder durch ein Abspulen des Drahtes kann der Werkzeugstrang einfache Aufgaben unten im Bohrloch ausführen.
• Der Werkzeugstrang besteht aus einer veränderlichen Kombination von einzelnen Werkzeugen, die zur Bildung einer Arbeitseinheit zusammengeschraubt sind. Ein Werkzeugstrang besteht typischerweise aus einem Seilschloß, einem Stopf- oder Versenkstab, einem Aufwärtshub-Schlagglied, einem "Spang"- Schlagglied und einem Zug- und Laufwerkzeug. Das Seilschloß befestigt den Werkzeugstrang an dem Draht. Der Stopf- oder Versenkstab besteht aus zusammengeschraubten Stablängen, um dem Werkzeugstrang Gewicht zu geben und auch eine Masse für Schlagarbeiten zu schaffen. Das Aufwärtshub- Schlagglied ist eine mechanisch oder hydraulisch betatigte Vorrichtung, die eine verzögerte teilweise Freigabe des oberen Abschnitts des Werkzeugstranges erlaubt, um eine nach oben gerichtete, hohe Stoßkraft auf den Werkzeugstrang erzeugen zu konnen. Das "Spang"-Schlagglied ist eine sehr einfache Vorrichtung und ähnelt einem länglichen Kettenglied, um eine unmittelbare Bewegung des oberen Abschnitts des Werkzeugstranges zu erlauben. "Spang"-Schlagglieder werden für die Erzeugung von aufwärts- und abwärts gerichteten Stoßkräften durch den Werkzeugstrang verwendet. An dem Ende des Werkzeugstranges befinden sich Zugwerkzeuge und Laufwerkzeuge. Diese verschiedenen Werkzeuge sind für eine direkte Verschraubung mit dem Ende des Werkzeugstranges erhältlich. Sie werden entweder für ein Herausziehen einer Gerätschaft aus dem Bohrloch oder für ein Einsetzen und ein Zurücklassen der Gerätschaft in dem Bohrloch verwendet.
• Gewöhnlich sind zwei unterschiedliche Arten von Aufwärtshub- Schlaggliedern auf dem Markt erhältlich. Das erste ist ein hydraulisches Schlagglied und das zweite ist ein mechanisches oder Federschlagglied. Beide Arten von Schlaggliedern haben unterschiedliche Attribute und Nachteile.
• Das hydraulische Schlagglied wird nur betätigt, wenn das untere Ende des Schlaggliedes verankert und das obere Ende einer konstanten Zugkraft ausgesetzt ist. Zur Vereinfachung kann das Schlagglied als ein Kolben betrachtet werden, der in einem mit Hydrauliköl gefüllten Zylinder angeordnet ist. Der Kolben, allgemein bekannt als Schlagstange, befindet sich normal an dem unteren Ende seines Hubes innerhalb des Zylinders, wo die beiden eng zusammenpassen. Ein sehr begrenzter Fluid-Bypass um den Kolben herum bedeutet, daß es eine beträchliche Kraft und Zeit in Anspruch nimmt, um den Kolben in dem Zylinder nach oben zu bewegen. Der Zeitfaktor erlaubt das Erreichen einer gewünschten Zugkraft, bevor der Kolben den Punkt erreicht, wo der Innendurchmesser des Zylinders sich nach außen öffnet. Wenn der Kolben den nach außen geöffneten Bereich des Zylinders erreicht, dann beschleunigt die Zugkraft den Kolben bis zu dem oberen Ende seines Hubes, wo er eine aufwärts gerichtete Stoßkraft liefert, wenn er durch das eigentliche Gehäuse des Schlaggliedes angehalten wird. Der Kolben enthält gewöhnlich ein kleines Rückschlagventil, um einen raschen Rückwärtshub in den Abschnitt des kleinen Innendurchmessers des Zylinders durch einen größeren Fluid-Bypass nur in dieser Richtung zu erlauben. Die US-A-4 230 197 und US-A-4 181 186 beschreiben hydraulische Schlagglieder dieser Art.
• Die Vorteile der hydraulischen Schlagglieder bestehen darin, daß sie im Gebrauch sehr vielseitig sind, da eine kleine Zugkraft in einer kleinen Kraft des Schlaggliedes resultiert und ähnlich eine große Zugkraft in einer großen Kraft des Schlaggliedes resultiert. Es besteht außerdem kein Erfordernis für eine Entfernung dieser Schlagglieder aus dem Werkzeugstrang für ein Nachstellen der Freigabeeinstellung, wie es bei mechanischen Schlaggliedern erforderlich ist. Hydraulische Schlagglieder werden auch jedes Bohrloch schließen in Abhängigkeit von der Größe der verwendeten oder zur Verfügung stehenden Zugkraft.
• Die hydraulischen Schlagglieder haben jedoch immer noch eine Anzahl von Nachteilen. Da um die Schlagstange selbst herum eine Abdichtung vorhanden ist, hängt die Funktionsfähigkeit des Schlaggliedes von der Lebensdauer dieser Abdichtung ab. Diese Abdichtung unterliegt einem beträchtlichen Verschleiß und einer Abnutzung als Folge der heftigen Bewegung der Schlagstange. Um die wiederholte Anordnung des Kolbens zurück an seinem unteren verringerten Innendurchmesser zu versichern, ist die Schlagstange gewöhnlich ziemlich kurz, sodaß dadurch für die resultierende, zur Verfügung stehende Schlagkraft ein Kompromiß geschlossen werden muß. Das gesamte Werkzeug ist außerdem voll von Hydrauliköl, was die Wartung des Werkzeuges schwierig macht.
• Die US-A-4 007 798 beschreibt ein hydraulisches Schlagglied, bei welchem sich das Gehäuse in zwei Abschnitte aufteilt, wenn der Druck in der Kolbenkammer aufgebaut wird, und dann in drei Abschnitte für den abschlileßenden Schlagstoß. Bei dieser Vorrichtung ist das Schlagglied mit dem Gehäuse durch eine Freigabevorrichtung gekuppelt, und auch der Kolben ist mit dem Gehäuse verbunden. Dies resultiert in einer Freigabe des Kolbens während des Betriebs und resultiert auch in einer Belastung des Kolbens während der Schlagarbeit.
• Mechanische Schlagglieder enthalten kein Hydrauliköl. Das Schlagglied hat daher keine Dichtungen. Das Schlagglied kann wieder als ein Kolben innerhalb eines Zylinders betrachtet werden, jedoch wird in diesem Fall der Kolben an dem unteren Ende seines Hubes durch verschiedene mechanische Mechanismen gehalten, die gewöhnlich von den Herstellern abhängig sind. Der Mechanismus besteht gewöhnlich aus einer Spiralfeder oder aus einer Federteller-Stapelanordnung als ein Teil des Mechanismus. Die Feder wird für ein Anziehen benutzt, damit der Kolben freigegeben und über seinen gesamten Hub innerhalb des Hauptgehäuses des Schlaggliedes hochbewegt wird, wenn eine bestimmte bekannte Zugkraft erreicht ist. Dieser Wert ist gewöhlich von der Federkonstante abhängig.
• Die Vorteile des mechanischen Schlaggliedes bestehen darin, daß um die Schlagstange herum keine Abdichtung vorhanden ist und eine unbehinderte Bewegung der Schlagstange über ihren gesamten Hub besteht, also kein Hydrauliköl vorhanden ist, welches einen Bypass erfahren muß. Es ist auch möglich, einen größeren Hub der Schlagstange zu erhalten, als er mit einem hydraulischen Schlagglied erreichbar ist.
• Es bestehen jedoch eine Anzahl von Nachteilen in Verbindung mit mechanischen Schlaggliedern. Mechanische Schlagglieder müssen von dem Werkzeugstrang entfernt werden, um auf die gewünschte Zugkraft zur Betätigung unten im Bohrloch eingestellt zu werden, und die Zugkraft, bei welcher das Schlagglied für das Feuern eines Bohrloches eingestellt wird, muß an das Schlagglied angelegt werden, bevor das Schlagglied arbeiten wird. Dieser Wert ist oft schwierig vorauszusagen, insbesondere bei Verwendung bei einem tiefen Bohrloch. Es besteht auch die Schwierigkeit bei der Wartung als Folge der großen Anzahl von Teilen, aus welchen das Schlagglied besteht.
• Rohrschlange- bzw. Wickelrohrarbeiten sind ähnlich den Seilarbeit-Tätigkeiten und verwenden ebenfalls Schlagmechanismen, um die Erzeugung hoher Stoßkräfte durch den Werkzeugstrang während der Wickelrohrtätigkeit zu ermöglichen. Bei den Wickelrohrarbeiten besteht jedoch die zusätzliche Komplexität, daß es erwünscht wird, ein Fluid durch den Werkzeugstrang hindurch während der Arbeiten zu pumpen, und dieses Merkmal war schwierig zu kombinieren mit den herkömmlichen Schlagmechanismen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht ein Schlagmechanismus aus einem Gehäuse mit einer inneren Fluidkammer; einem Kolben, der in der Fluidkammer für eine Bewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich angeordnet ist; und einem Schlagglied, welches in dem Gehäuse beweglich angeordnet ist; wobei eine auf das Schlagglied ausgeübte Zugkraft den Kolben von der ersten Position zu der zweiten Position innerhalb der Fluidkammer bewegt entgegen dem Widerstand des Fluids und die Wirkung der auf das Schlagglied ausgeübten Zugkraft die Freigabevorrichtung betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagglied mit dem Kolben durch eine Freigabevorrichtung derart lösbar gekuppelt ist, daß wenn der Kolben in der ersten Position in der Fluidkammer ist, das Schlagglied mit dem Kolben durch die Freigabevorrichtung für eine Bewegung damit gekuppelt ist und die Betätigung der Freigabevorrichtung ein Abkuppeln des Schlaggliedes von dem Kolben ermöglicht.
• Die Erfindung verringert die Probleme der bekannten Schlagvorrichtungen durch die Kombination eines an einem Kolben lösbar befestigten Schlaggliedes mit einer Fluidkammer, in welcher der Kolben so angeordnet ist, daß das Schlagglied mit dem Fluid nicht in Berührung ist.
• Der Kolben weist vorzugsweise ein Einwegventil auf, welches schließt und ein Strömen des Fluids durch den Kolben hindurch verhindert, wenn sich der Kolben von der ersten in die zweite Position bewegt, welches aber öffnet und ein Strömen des Fluids durch den Kolben hindurch erlaubt, wenn sich der Kolben von der zweiten in die erste Position bewegt. Gemaß einem Beispiel besteht das Einwegventil aus einer Kammer, die mit dem Fluid auf jeder Seite des Kolbens in Verbindung steht, und innerhalb der Kammer ist ein kugelförmiges Glied wie bspw. ein Kugellager angeordnet, welches einen Durchgang des Fluids durch die Kammer verhindert, wenn sich der Kolben von der ersten Position in die zweite Position bewegt, welches aber einen Durchgang des Fluids durch die Kammer erlaubt, wenn sich der Kolben von der zweiten Position in die erste Position bewegt.
• Gemäß einem anderen Beispiel besteht das Einwegventil aus wenigstens einem Fluidkanal, der mit dem Fluid an der einen Seite des Kolbens in Verbindung steht, und einer Ringhülse, die zwischen einer ersten Position, in welcher der wenigstens eine Fluidkanal an einer Verbindung mit der anderen Seite des Kolbens gehindert wird, und einer zweiten Position beweglich ist, in welcher der wenigstens eine Fluidkanal mit der anderen Seite des Kolbens in Verbindung steht, damit das Fluid von der einen Seite des Kolbens zu der anderen Seite des Kolbens passieren kann. Typischerweise bildet die äußere Oberfläche der Ringhülse die Oberfläche des Kolbens, die gegen die Oberfläche der Fluidkammer anschlägt.
• Bei dem zweiten Beispiel des Einwegventils sind vorzugsweise vier Fluidkanäle vorhanden.
• Die Freigabevorrichtung ist vorzugsweise an den Kolben beweglich angeordnet für eine Bewegung zwischen einer Eingriffposition und einer Freigabeposition, und die Freigabevorrichtung ist typischerweise in eine Zwischenposition zwischen den Eingriff- und Freigabepositionen vorgespannt, wodurch das Schlagglied von dem Kolben gelöst werden kann, wenn sich die Freigabevorrichtung in der Freigabeposition befindet und der Kolben in der zweiten Position ist, während das Schlagglied wieder mit dem Kolben verbunden werden kann, wenn sich die Freigabevorrichtung in der Eingriffsposition befindet und der Kolben in der ersten Position ist.
• Die Freigabevorrichtung bewegt sich typischerweise in die Zwischenposition, wenn das Schlagglied von dem Kolben gelöst ist.
• Die Freigabevorrichtung ist typischerweise durch eine Feder, wie bspw. eine Spiralfeder, in die Zwischenposition vorgespannt.
• Wenn eine Kraft entgegen zu der ersten Kraft auf das Schlagglied ausgeübt wird, dann veranlaßt das Schlagglied die Freigabevorrichtung vorzugsweise zu einer Bewegung in die Eingriffposition, und der Kolben wird von der zweiten in die erste Position bewegt, sodaß die Freigabevorrichtung den Kolben mit dem Schlagglied verbindet.
• Alternativ kann der Schlagmechanismus eine Einrichtung für ein Zurückhalten des Kolbens in der zweiten Position aufweisen, wenn das Schlagglied von dem Kolben gelöst ist. In diesem Fall besteht die Einrichtung zur Beibehaltung des Kolbens in der zweiten Position aus einer Vorspanneinrichtung, wie bspw. einer Spiralfeder.
• Der Schlagmechanismus kann typischerweise als ein Seilarbeit- Schlagglied für Seilarbeit-Tätigkeiten verwendet werden oder als eine Pumpe durch das Schlagglied hindurch für Rohrschlange- bzw. Wickelrohrarbeiten in einem Bohrloch.
• Ein Beispiel eines Schlagmechanismus gemäßt der Erfindung wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, bei welchen
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines ersten Beispieles eines Aufwärtshub-Schlaggliedes ist, wobei der Schlagmechanismus in der ersten Position gezeigt ist;
• Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 1, wobei aber der Mechanismus an der Stelle gezeigt ist, an welcher die Schlagstange freigegeben wird;
• Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht ähnlich den Fig. 1 und 2, wobei sich aber der Mechanismus in einer Zwischenposition befindet, während der Mechanismus wieder zurück in die erste Position gebracht wird;
• Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Beispieles eines Aufwärtshub-Schlaggliedes;
• Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 4;
• Fig. 6 zeigt einen ersten Abschnitt eines Kolbens zur Verwendung bei dem in Fig. 4 gezeigten Aufwärtshub- Schlagglied;
• Fig. 7 zeigt einen zweiten Abschnitt eines Kolbens zur Verwendung bei dem in Fig. 4 gezeigten Aufwärtshub- Schlagglied; und
• Fig. 8A bis 8D zeigen schematische Darstellungen für die Reihenfolge der Positionen für eine Freigabevorrichtung zur Verwendung bei dem in Fig. 4 gezeigten Aufwärtshub-Schlagglied.
• Fig. 1 zeigt ein Aufwärtshub-Schlagglied 1 zur Verwendung bei Seilarbeit-Tätigkeiten, welches aus einer Schlagstange 2 besteht, die über einen Drücker 3 eines Schnappschlosses und ein Schnappschloßunterteil 4 mit einem Kolben 5 lösbar verbunden ist. Der Kolben 5 besteht aus einem Kolbenoberteil 6 und einem Kolbenkörper 7, wobei das Schnappschloßunterteil 4 mit dem Kolbenoberteil 6 mittels eines Rollstiftes 8 verbunden ist.
• Das Kolbenoberteil 6 und der Kolbenkörper 7 sind innerhalb einer Fluidkammer 9 miteinander verbunden, die in einem Kolbengehäuse 10 angeordnet ist. Die Kolbenkammer 9 enthält ein Fluid 11, wie bspw. Hydrauliköl, obwohl auch jedes andere geeignete Gas oder jede andere Flussigkeit verwendet werden könnte. Der Kolben 5 weist eine Kammer 12 auf, innerhalb welcher ein Einwegventil angeordnet ist, das aus einer Spiralfeder 13 und einer Kugel 14 besteht. Fluid kann in die Kammer 12 über zwei Durchgänge 15, 16 an jeder Seite des Kolbens 5 eintreten, die mit der Fluidkammer 9 und der inneren Kolbenkammer 12 in Verbindung stehen.
• Es sind weiterhin drei O-Ring-Dichtungen 17, 18, 19 vorhanden, die eine Leckage des Fluids 11 aus der Fluidkammer 9 verhindern. Die O-Ring-Dichtung 17 verhindert eine Leckage des Fluids 11 zwischen dem Schaft des Körperteils 7 des Kolbens 5 und einem Bodenunterteil 20. Die O-Ring-Dichtung 18 verhindert eine Leckage des Fluids 11 zwischen dem Kolbengehause 10 und dem Schaft des Kolbenoberteils 6, und die O-Ring-Dichtung 19 verhindert eine Leckage des Fluids 11 zwischen dem Kolbengehäuse 10 und dem Bodenunterteil 20.
• Eine Ablaßschraube 21 ist in dem Kolbengehäuse 10 angeordnet und wird verwendet, um einen Lufteinschluß zu verhindern, der sich in der Fluidkammer 11 ausbildet, wenn das Schlagglied 1 zusammengebaut wird. Das Schlagglied 1 weist auch ein Hauptkörpergehäuse 22 auf, welches an dem Kolbengehäuse 10 mittels einer Verriegelungsschraube 23 befestigt ist. Das Bodenunterteil 20 ist mit dem Kolbengehäuse 10 durch eine Verriegelungsschraube 24 verbunden.
• Wenn eine aufwärts gerichtete Schlagkraft auf das Schlagglied 1 ausgeübt werden soll, dann wird die Schlagstange 2 in der durch den Pfeil 25 in Fig. 1 gezeigten Richtung gezogen. Die auf die Schlagstange 2 ausgeübte Zugkraft wird an den Kolben über den Drücker 3 und das Unterteil 4 des Schnappschlosses übertragen, sodaß der Kolben 5 durch die Fluidkammer 9 gegen den Widerstand des Fluids 11 bewegt wird. Dies wird erreicht durch den eingeschränkten Bypass des Fluids 11 zwischen dem Kolbenkörper 7 und dem Kolbengehäuse 10 und durch Verhinderung eines Fluiddurchgangs durch die Durchgänge 15, 16 hindurch und die Kammer 12 in den Kolben 5 hinein durch eine Blockierung des Durchgangs 15 mit der Kugel 14.
• Da die Bewegung des Kolbens 5 und der Schlagstange 2 als Folge des eingeschränkten Fluid-Bypass langsam ist, steht für ein Hochziehen bis zu einer gewünschten Zugkraft Zeit zur Verfügung, bevor der Kolben 5 das andere Ende der Fluidkammer 9 erreicht. Diese Position ist in Fig. 2 gezeigt, wobei an diesem Punkt eine Fortsetzung der Zugkraft in der Richtung des Pfeils 25 auf die Schlagstange 2 den Drücker 3 des Schnappschlosses aus dem Eingriff mit der Schlagstange 2 bringt und in einen Eingriff mit dem Hauptgehäuse 22, sodaß die Schlagstange 2 von dem Kolben 5 freigegeben ist und sich rasch in der Richtung des Pfeils 25 beschleunigt, bis sie auf das obere Ende (nicht gezeigt) des Hauptkörpergehäuses 22 auftrifft. Wenn dies geschieht, dann wird eine aufwärts gerichtete Schlagkraft auf den Werkzeugstrang ausgeübt, an welchem das Schlagglied 1 befestigt ist.
• Nachdem die Schlagkraft erzeugt worden ist, wird die Schlagstange 2 wieder zu dem Unterteil 4 des Schnappschlosses zurückgebracht durch das Anlegen einer abwärts gerichteten Kraft auf die Schlagstange 2 in der durch den Pfeil 27 in Fig. 3 gezeigten Richtung. Das Unterteil 4 des Schnappschlosses, dessen Drücker 3 und der Kolben 5 werden in der Freigabeposition durch die Spiralfeder 26 gehalten, welche ein Einfügen der Schlagstange 2 zurück in das Unterteil 4 des Schnappschlosses erlaubt.
• Eine fortgesetzte Ausübung der in der Richtung des Pfeils 27 abwärts gerichteten Kraft, wie in Fig. 3 gezeigt, bewirkt einen erneuten Eingriff des Drückers 3 des Schnappschlosses mit der Schlagstange 2 und drückt den Kolben 5 zurück in die erste Position gegen die Wirkung der Spiralfeder 26.
• Wenn der Kolben 5 in die erste Position zurückgebracht wird, dann drückt die Kraft des Fluids, welches in den Durchgang 15 in dem Kolbenkörper 7 eintritt, die Kugel 14 gegen die Wirkung der Feder 13 in die Mitte der Kammer 12, sodaß Fluid durch die Kammer 12 hindurch in den Durchgang 16 und in die Kammer 9 auf der anderen Seite des Kolbens 5 passieren kann. Die Kugel 14 und die Feder 13 wirken somit als ein Einwegventil, sodaß der Widerstand gegen die Bewegung des Kolbens hoch ist, wenn sich der Kolben von der ersten Position in die zweite Position bewegt, jedoch andererseits sehr niedrig ist, wenn sich der Kolben von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Dies ermoglicht eine einfache Rückkehr des Kolbens 5 in die erste Position, nachdem die Schlagkraft erzeugt worden ist.
• Die Dichtungen 17, 18 haben im übrigen die gleichen Abmessungen, sodaß der Druck um das Kolbengehäuse 10 herum ständig ausgeglichen gehalten werden kann.
• Durch eine solche Ausbildung des Schlagmechanismus, daß die Schlagstange 2 und der Kolben 5 voneinander trennbar sind, werden die Nachteile der herkömmlichen Schlagmechanismen verringert durch eine Anordnung des Fluids 11 nur in der Nähe des Kolbens und durch die Vermeidung der Notwendigkeit für Fluidabdichtungen um die Schlagstange 2 herum. Diese Ausbildung vermeidet auch die Nachteile eines mechanischen Schlaggliedes, da es nicht erforderlich ist, den Werkzeugstrang von dem Bohrloch zu entfernen, um die Schlagkraft einzustellen. Die durch die Schlagstange 2 ausgeübte Schlagkraft ist abhängig von der Kraft, mit welcher die Schlagstange und der Kolben 5 von der ersten Position in die zweite Position gezogen werden und ist daher nicht nur abhängig von der maximalen Zugkraft, die vor Ort auf dem Ölfeld zur Verfügung steht.
• Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Aufwärtshub-Schlaggliedes zur Verwendung bei Rohrschlange- bzw. Wickelrohrarbeiten. Das Aufwärtshub-Schlagglied 50 arbeitet in einer ähnlichen Art und Weise wie das Aufwärtshub-Schlagglied 1 und die Teile des Aufwärtshub-Schlaggliedes 50, die ähnlich sind wie bei dem Aufwärtshub-Schlagglied 1, das in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, haben die gleichen Bezugsziffern.
• Das Aufwärtshub-Schlagglied 50 hat jedoch eine Bohrung 65 über seine gesamte Länge, sodaß es möglich ist, Fluid durch das Schlagglied 50 hindurch zu pumpen, sodaß das Schlagglied bei Wickelrohrarbeiten verwendet werden kann.
• Ein weiterer Unterschied zwischen dem Aufwärtshub-Schlagglied 50 und dem Aufwärtshub-Schlagglied 1 ist die Gestaltung des Kolbens 5. Bei dem Aufwärtshub-Schlagglied 50 besteht der Kolben 5 aus zwei Kolbenteilen 36, 37 und einer Bypass-Hülse 42. Der Kolbenteil 37 hat vier Kanäle 44, die um die Außenfläche des Bereichs des Kolbenteils 37 herum gleichmäßig beabstandet sind, an welchem die Bypass-Hülse 42 angeordnet ist. Die Kanäle 44 sind in größerem Detail in den Fig. 5 und 7 gezeigt.
• Der Kolbenteil 36 hat ebenfalls vier Kanäle 43, die mit den Kanälen 44 in dem Kolbenteil 37 zusammenpassen. Die Kanäle 43 sind in Fig. 6 in größerem Detail gezeigt. Der mit einem Außengewinde versehene Bereich 51 des Kolbens 36 ist in den mit einem Innengewinde versehenen Bereich 52 des Kolbenteils 37 eingeschraubt, sodaß die Kanäle 43, 44 miteinander zusammentreffen.
• Das Aufwärtshub-Schlagglied 50 hat auch einen modifizierten Freigabe- und Wiedereintreffmechanismus 66 zum Verbinden des Kolbens 5 mit der Schlagstange 2. Bei dem Aufwärtshub- Schlagglied 50 besteht dieser in Fig. 8A schematisch gezeigte Mechanismus 66 aus einem Schnappschloßgehäuse 64, innerhalb welchem der Kolbenteil 36 verschiebbar angeordnet ist, der an einer Federbuchse 38 festliegt und an dem Halteteil 38 durch eine Verriegelungsschraube 53 verriegelt ist. Das Schnappschloßgehäuse 64 ist auf ein Federhalteteil 54 aufgeschraubt und durch eine Verriegelungsschraube 56 positionsmäßig gehalten. Eine Spiralfeder 40 ist zwischen der Federbuchse 38 und einer Schulter 55 des Schnappschloßgehäuses 4 angeordnet, und eine zweite Spiralfeder 39 ist auf der anderen Seite der Federbuchse 38 zwischen der Federbuchse 38 und dem Federhalteteil 54 angeordnet.
• Wenn im Gebrauch eine Kraft auf die Schlagstange 2 des Aufwärtshub-Schlaggliedes 50 in der durch den Pfeil 70 gezeigten Richtung ausgeübt wird, dann wird der durch die Schlagstange 2 ausgeübte Druck von dem Schnappschloßgehäuse 54 freigegeben. Dadurch kann sich die Feder 40 ausdehnen und das Schnappschloßgehäuse 64 und das Federhalteteil 54 in die in Fig. 8B gezeigte Position drücken, während der Kolben 5 und die Federbuchse 38 statisch bleiben relativ zu dem Hauptkörpergehäuse 22 und dem Kolbengehäuse 10. Sobald die Schlagstange 2 weiter in der Richtung des Pfeils 70 gezogen wird, wird die Feder 39 durch das Federhalteteil 54 zusammengedrückt, und der Kolben 5 wird entlang der Federkammer 9 gezogen. Sobald der Kolben 5 entlang der Kolbenkammer 9 gezogen wird, wird die bewegliche Bypass-Hülse 42 gegen die Schulter 57 des Kolbenteils 37 gedrückt, sodaß das Fluid in der Kolbenkammer 9 daran gehindert wird, durch die Kanäle 43, 44 hindurch zu der anderen Seite des Kolbens zu stromen. Es ist daher eine große Kraft auf die Schlagstange 2 erforderlich, um den Kolben 5 von dem einen Ende zu dem anderen Ende der Kolbenkammer 9 zu bewegen.
• Wenn der Kolben 5 das andere Ende der Kolbenkammer 9 erreicht, ist das Schnappschloßgehäuse 4 in der in Fig. 8C gezeigten Position, und die durch die Schlagstange 2 ausgeübte Kraft drückt den Drücker 3 des Schnappschlosses aus dem Eingriff mit der Schlagstange 2 heraus, damit die Schlagstange 2 von dem Gehäuse 4 losgelöst werden kann. Dadurch wird eine rasche Aufwärtsbewegung der Schlagstange 2 bewirkt, sodaß eine aufwärts ausgerichtete Schlagkraft auf das Oberteil des Aufwärtshub-Schlaggliedes (nicht gezeigt) ausgeübt wird.
• Nachdem die Schlagstange 2 freigegeben worden ist, bewegt sich das Schnappschloßgehäuse 4 in die in Fig. 8D gezeigte Position als Folge der Vorspannwirkung der Spiralfeder 39 gegen das Federhalteteil 34, und die Drücker 3 des Schnappschlosses befinden sich innerhalb des verringerten Durchmesserteils 60 des Hauptgehäuses 22.
• Um die Schlagstange 2 wieder mit dem Schnappschloßgehäuse 4 zu verriegeln, wird die Schlagstange 2 gegen den Drücker 3 des Schnappschlosses und gegen das Schnappschloßgehäuse 4 gestoßen, sodaß dadurch das Schnappschloßgehäuse 4 und das Federhalteteil 54 zum Bewegen relativ zu dem Kolben und der Federbuchse 38 gebracht werden, wodurch die Spiralfeder 40 zusammengedrückt wird. Dieses Zusammendrücken übt eine Kraft auf den Kolben 5 über die Federbuchse 38 aus, sodaß der Kolben 5 gegen seine Anfangsposition gedrückt wird. Wenn sich der Kolben gegen seine Anfangsposition bewegt, dann schlägt die Schulter 67 an den Kolbenteil 36 gegen die Bypass-Hülse 42 an, sodaß die Kanäle 44, 43 mit den beiden Seiten der Fluidkammer 9 in Verbindung stehen und Fluid von einer Seite der Fluidkammer zu der anderen Seite über den Kanal 54 und den Kanal 43 passieren kann. Es besteht daher nur ein sehr kleiner Widerstand gegen die Bewgung des Kolbens 5 bei seiner Rückkehr in seine Anfangsposition. Wenn der Kolben 5 in seine Anfangsposition zurückkehrt, dann beenden der Kolben 5 und die Federbuchse 38 ihre Bewegung relativ zu dem Kolbengehäuse 10 und dem Hauptkörpergehäuse 22, jedoch bewirkt die durch die Schlagstange 2 auf das Schnappschloßgehäuse 4 ausgeübte Kraft eine Bewegung des Schnappschloßgehäuses 4 in die in Fig. 8A gezeigte Position, und die Drücker 3 des Schnappschlosses bewegen sich aus dem verringerten Durchmesserteil 60 des Hauptkörpergehäuses 22 heraus, sodaß die Schlagstange 2 wieder mit dem Gehäuse 4 und den Drückern 3 des Schnappschlosses in Eingriff kommen kann, wie gezeigt in Fig. 4.
• Sowohl die Kolbenbaugruppe 5 wie auch der Eingriff- und Freigabemechanismus, wie vorbeschrieben für das Aufwärtsschlagglied 50, könnten natürlich auch bei einem gewöhnlichen Seilarbeit-Schlagglied verwendet werden, und das Seilarbeit-Aufwärtshub-Schlagglied 1 arbeitet tatsächlich besser, wenn der Freigabe- und Eingriffsmechanismus 66 anstelle des einfachen Freigabemechanismus verwendet wird, der in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.

Claims (10)

1. Schlagmechanismus, bestehend aus einem Gehäuse (10, 22) mit einer inneren Fluidkammer (9); einem Kolben (5), der in der Fluidkammer (9) für eine Bewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich angeordnet ist; einem Schlagglied (2), welches in dem Gehäuse beweglich angeordnet ist, und einer Freigabevorrichtung (3, 4) für ein Lösen des Schlaggliedes (2); wobei eine auf das Schlagglied (2) ausgeübte Zugkraft den Kolben (5) von der ersten Position in die zweite Position innerhalb der Fluidkammer bewegt entgegen dem Widerstand des Fluids (11) und die Wirkung der auf das Schlagglied (2) ausgeübten Zugkraft die Freigabevorrichtung (3, 4) betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagglied mit dem Kolben (5) durch die Freigabevorrichtung (3, 4) derart lösbar gekuppelt ist, daß wenn der Kolben (5) in der ersten Position in der Fluidkammer (9) ist, das Schlagglied (2) mit dem Kolben (5) durch die Freigabevorrichtung (3, 4) für eine Bewegung damit gekuppelt ist und die Betätigung der Freigabevorrichtung ein Abkuppeln des Schlaggliedes (2) von dem Kolben (5) ermöglicht.

2. Schlagmechanismus nach Anspruch 1, bei welchem der Kolben (5) ein Einwegventil (12, 14; 42, 43, 44) aufweist, welches schließt und ein Strömen des Fluids (11) durch den Kolben (5) hindurch verhindert, wenn sich der Kolben (5) von der ersten in die zweite Position bewegt, welches aber öffnet und ein Strömen des Fluids (11) durch den Kolben (5) hindurch erlaubt, wenn sich der Kolben (5) von der zweiten in die erste Position bewegt.

3. Schlagmechanismus nach Anspruch 2, bei welchem das Einwegventil eine Kammer (12) aufweist, die mit dem Fluid (11) auf jeder Seite des Kolbens (5) in Verbindung steht, und ein Ventilglied (14), welches innerhalb der Kammer angeordnet ist und welches ein Passieren des Fluids (11) durch die Kammer (12) hindurch verhindert, wenn sich der Kolben (5) von der ersten Position in die zweite Position bewegt, welches aber ein Passieren des Fluids (11) durch die Kammer (12) hindurch erlaubt, wenn sich der Kolben (5) von der zweiten Position in die erste Position bewegt.

4. Schlagmechanismus nach Anspruch 3, bei welchem das Ventilglied (14) kugelförmig ist.

5. Schlagmechanismus nach Anspurch 2, bei welchem das Einwegventil wenigstens einen Fluidkanal (43, 44) aufweist, der mit dem Fluid (11) auf einer Seite des Kolbens (5) in Verbindung steht, und eine Ringhülse (42), welche zwischen einer ersten Position, in welcher der wenigstens eine Fluidkanal (43, 44) an einer Verbindung mit der anderen Seite des Kolbens (5) gehindert wird, und einer zweiten Position beweglich ist, in welcher der wenigstens eine Fluidkanal (43, 44) mit der anderen Seite des Kolbens (5) in Verbindung steht, damit das Fluid (11) durch den wenigstens einen Fluidkanal (43, 44) von der einen Seite des Kolbens (5) zu der anderen Seite des Kolbens (5) passieren kann.

6. Schlagmechanismus nach Anspruch 5, bei welchem die Ringhülse (42) die Oberfläche des Kolbens (5) bildet, welche gegen die Oberfläche der Fluidkammer (9) anschlägt.

7. Schlagmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Freigabevorrichtung (3, 64) an dem Kolben (5) beweglich angeordnet ist für eine Bewegung zwischen einer Eingriffposition, wenn sich der Kolben in der ersten Position befindet, und einer Freigabeposition, wenn sich der Kolben in der zweiten Position befindet.

8. Schlagmechanismus nach Anspruch 7, bei welchem die Freigabevorrichtung (3, 38, 39, 40, 54, 64) in eine Zwischenposition zwischen der Eingriffsposition und der Freigabeposition vorgespannt ist.

9. Seilarbeit-Schlagvorrichtung, die einen Schlagmechanismus gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

10. Rohrschlange-Schlagvorrichtung, die einen Schlagmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, wobei der Schlagmechanismus einen Fluidkanal (65) einschließt, der entlang der axialen Länge des Schlagmechanismus verläuft, um ein Fluid durch den Schlagmechanismus hindurch pumpen zu können.