DE69206791T2

DE69206791T2 - Zange

Info

Publication number: DE69206791T2
Application number: DE69206791T
Authority: DE
Inventors: Bernd-Georg D-3002 Wedemark 2 Pietras
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-03-24
Also published as: NO932086D0; WO1992018742A1; CA2096124C; US5167173A; CA2096124A1; EP0578654B1; EP0578654A1; GB9107813D0; DE69206791D1; NO932086L; NO304121B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zange.
Zangen werden in der Bohrindustrie zum Greifen und Bewegen von Rohren benutzt. Im allgemeinen werden die Rohre zwischen einem oder mehreren passiven Klemmbacken und einem oder mehreren aktiven Klemmbacken erfaßt, die gegen das Rohr gedruckt werden können.
Die Patentschrift US-A-3 921 473 offenbart eine bekannte Zange, in welcher ein Rohr zwischen zwei passiven Klemmbacken und zwei aktiven Klemmbacken gefaßt werden kann.
Passive Klemmbacken sind Klemmbacken, die während der Bewegung der Zange in im wesentlichen feststehenden radialen Positionen bleiben, während aktive Klemmbacken zur Einleitung eines Kupplungs-/Entkupplungsvorgangs radial in Greifkontakt mit einem Rohr bewegt und nach Vervollständigung dieser Operation wieder gelöst werden.
Es ist bekannt, daß die radiale Position der passiven Klemmbacke(n) feststehend ist und konsequenterweise müssen diese Klemmbacken und/oder ihre Klemmbackenhalter verändert werden, wenn sie an Rohre unterschiedlichen Durchmessers angepaßt werden sollen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Zange mit wenigstens einem aktiven Klemmbackenhalter ausgestattet, der sich, wenn die Zange in Bewegung ist, wiederholt radial einwärts und auswärts bewegt, um es der Zange zu ermöglichen, aufeinanderfolgende Rohrlängen zu ergreifen und freizugeben; ferner ist die Zange mit wenigstens einem passiven Klemmbackenhalter ausgestattet, der, wenn die Zange in Bewegung ist, in einer im wesentlichen festehenden radialen Position verbleibt. Die Zange ist dadurch gekennzeichnet, daß der passive Klemmbackenhalter in verschiedene Richtungen bewegt werden kann, um sich Rohren unterschiedlichen Durchmessers anzupassen.
Vorzugsweise ist der Klemmbackenhalter mit einem Antriebsteil so verbunden, daß dessen Rotation in einem Sinne den Klemmbackenhalter in eine Richtung antreibt, während die Rotation des Antriebsteils im entgegengesetzten Sinne dem Klemmbackenhalter in die entgegengesetzte Richtung antreibt.
Vorteilhafterweise weist das Antriebsteil eine Gewindestange auf, und der passive Klemmbackenhalter ist mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung versehen, die mit der Gewindestange in Eingriff steht.
Die Zange kann eine Konterzange sein, die einfach zum Halten eines feststehenden Rohres eingesetzt wird oder eine Kraftzange, die zum Rotieren des Rohres eingesetzt wird.
Wenn die Zange eine Kraftzange mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Drehteil ist, wird der Klemmbackenhalter vorzugsweise in dem Drehteil montiert und die Gewindestange ist so angeordnet, daß sie zwischen dem Drehteil und dem Klemmbackenhalter wirkt.
In dieser Ausführung kann die Gewindestange z. B. durch ein Schraubwerkzeug oder einen Steckschlüssel gedreht werden.
Bei der bevorzugten Ausführung ist ein Stellglied am Gehäuse befestigt, und wenn es betätigt wird, greift ein Teil in das Antriebsteil und dreht dieses, bis der Klemmbackenhalter in der gewünschten Position ist. Das Stellglied wird anschließend zurückgezogen, damit das Drehteil relativ zum Gehäuse rotieren kann.
Wenn gewünscht, kann ein Sensor vorgesehen werden, um der Betätigung des Stellgliedes entgegenzuwirken, wenn es nicht mit dem Antriebsteil fluchtet.
Ein Sensor kann ebenso vorgesehen werden, um die Rotation des Antriebsteils zu verhindern, bis diese antreibend mit dem Stellglied in Eingriff steht.
Normalerweise sind zwei oder mehr passive Klemmbackenhalter vorhanden, jeder ist vorzugsweise durch sein eigenes Stellglied verstellbar.
Vorzugsweise ist das oder jedes Stellglied durch einen Computer steuerbar, so daß, wenn der Durchmesser eines zu ergreifenden Rohres in den Computer gegeben ist, die passive(n) Klemmbacke(n) vorrücken, bis die gewünschte Position erreicht wird.
Wenn die passive(n) Klemmbacke(n) in der richtigen Position ist/sind, wird das Rohr gegen diese gepreßt durch Vorrücken eines oder mehrerer aktiver Klemmbacken gegen das Rohr. Das kann mechanisch oder hydraulisch, wie in unserer schwebenden Anmeldung Nr. PCT/EP 92/00648 gleichen Datums (Veröffentlichungs- Nr. WO/92/18744) beschrieben und beansprucht, erreicht werden.
Schließlich enthält vorteilhafterweise wenigstens einer der aktiven und passiven Klemmbackenhalter einen Bolzen, der sich aus dem Klemmbackenhalter nach außen erstreckt und mit einer Bohrung versehen ist, die mit einer Hülse aus elastischem Material ausgekleidet ist, wobei eine Klemmbacke vorgesehen ist, die durch ein Glied an dem Klemmbackenhalter montiert ist, das sich durch die Klemmbacke und die elastische Hülse erstreckt.
Diese Anordnung ermöglicht es der Klemmbacke, sich genau an die Oberfläche eines Rohres anzupassen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird mit den beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht mit einem Teilschnitt einer Kraftzange in Übereinstimmung mit der Erfindung,
Fig. 2 die Draufsicht einer an einen alternativen Klemmbackenhalter montierten Klemmbacke,
fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2.
In der Fig. 1 ist eine Kraftzange allgemein mit 1 bezeichnet. Die Kraftzange 1 hat ein Gehäuse 2, in welchem ein Drehteil 3 angeordnet ist, das durch einen Hydraulikmotor 4 über einen Getriebezug (nicht gezeigt) mit Getrieberädern 5 und 6 antreibbar ist.
Das Drehteil 3 ist mit zwei passiven Klemmbacken 7 und 8 und einer aktiven Klemmbacke 9 versehen.
Die passive Klemmbacke 7 wird in einem Klemmbackenhalter 10 gehalten, der gleitend in einer Aussparung 11 des Drehteils 3 montiert ist. Der Klemmbackenhalter 10 ist mit einer mit Gewinde versehenen Bohrung 12 ausgeführt, die mit der Gewindestange 13 in Verbindung steht. Die Gewindestange 13 hat eine Platte 14, die sich gegen die innere Wand des Drehteils 3 legt und eine Antriebsspindel 15, die mit einer Muffe (nicht gezeigt) ausgerüstet ist.
Ein Hydraulikantrieb 16 ist am Gehäuse 2 befestigt und mit einer Antriebswelle 17 ausgerüstet, die sich radial zur Muffe der Antriebsspindel 15 erstreckt und mit dieser in Eingriff steht.
Der Hydraulikantrieb 16 kann auch so angetrieben werden, daß die Antriebswelle 17 mit einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen angetrieben wird. Wenn die Antriebswelle 17 in einer Richtung dreht, bewegt sich der Klemmbackenhalter 10 radial einwärts, während, wenn die Antriebswelle 17 in die entgegengesetzte Richtung dreht, der Klemmbackenhalter 10 sich radial auswärts bewegt.
Die Klemmbacke 8 ist mit einer ähnlichen Positionieranordnung versehen, die durch einen Hydraulikantrieb 18 gesteuert wird.
Zu Beginn eines Schraubvorgangs werden die Klemmbacken 7 und 8 vollständig zurückgezogen und der Verschluß 19 geöffnet. Die Kraftzange 1 wird dann vorgeschoben bis das Rohr 20 durch die bffnung am Verschluß 19 tritt und die in der Figur gezeigte Position einnimmt. Der Durchmesser des Rohres 20 wurde bereits einem Computer (nicht gezeigt) zugeführt, und wenn das Rohr 20 die gezeigte Position erreicht, werden der Verschluß 19 geschlossen und die hydraulischen Antriebe 16 und 18 betätigt, um die Klemmbacken 7 und 8 vorwärts in die gezeigten Positionen zu bewegen. Dann werden die hydraulischen Antriebe 16 und 18 abgeschaltet und ihre Antriebswellen unter der Wirkung von Federn (nicht gezeigt) zurückgezogen.
Die aktive Klemmbacke 9 wird dann mit dem gewünschten Druck durch Zuführen hydraulischer Flüssigkeit in Doppelkammern 21 zwischen feststehenden Kolben 22 und entsprechenden Zylindern 23 gegen das Rohr gepreßt, wobei ein aktiver Klemmbackenhalter 24 die Zylinder 23 enthält und die Klemmbacke trägt.
Wenn die Klemmbacken 7, 8 und 9 das Rohr 20 ergriffen haben, können das Drehteil 2 und das Rohr 20 gemeinsam angetrieben werden.
Die Positionen der Klemmbacken 7 und 8 sind schnell justierbar, um sie verschiedenen Rohren unterschiedlichen Durchmessers anpassen zu können.
Verschiedene Anderungen der beschriebenen Ausführung sind geplant, z. B. kann der Durchmesser des Rohres 20 automatisch gemessen werden, wenn es in die Kraftzange 1 tritt und die Position der passiven Klemmbacken 7 und 8 automatisch justiert.
Wenn gewünscht, können Sensoren vorgesehen werden, um sicherzustellen, daß die Antriebswelle 17 so lange nicht vorgeschoben wird, bis sie mit der Muffe der Getriebespindel 15 ausgerichtet ist. Auch ein Sensor kann vorgesehen werden, um die Rotation der Getriebewelle 17 zu verhindern, bis sie vollständig in die Muffe eingeführt ist. Es kann ferner ein Positionssensor zum unabhängigen Überwachen der Positionen der passiven Klemmbacken 7 und 8 vorgesehen werden, der die Informationen einem Computer zuführt, um die notwendigen Korrekturen vorzunehmen.
Während die mit Gewinde versehene Bohrung 12 vorzugsweise in dem Klemmbackenhalter 10 vorgesehen ist, ergibt sich der weitere Vorteil, daß ein mit Gewinde versehener Schaft auf dem Klemmbackenhalter befestigt und der Gewindeschaft 13 durch ein rotierbares Teil mit einer Gewindebohrung ersetzt werden kann, um den mit Gewinde versehenen Schaft auf dem Klemmbackenhalter aufzunehmen.
Falls gewünscht, können die Klemmbacken mit ihren Klemmbackenhaltern als Integralbauteile ausgebildet werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Klemmbacke 7', die elastisch an dem Klemmbackenhalter 10' befestigt ist.
Insbesondere wird ein Schraubbolzen 30 mit einer Bohrung in den Klemmbackenhalter 10' geschraubt. Die Bohrung 31 ist mit einer Hülse 32 aus elastischem Material ausgefüttert. Die Klemmbacke 7' hat eine zentrale Aussparung 33, die das freie Ende des Schraubbolzens 30 aufnimmt. Die Klemmbacke 7' wird durch eine Steckschraube 34 gehalten, die einen Schaft 35 und ein Ende 36 hat und mit der Hülse 32 verschraubt ist. Ferner ist elastisches Material 37, 38 angeordnet. Die Hülse 32 aus elastischem Material zusammen mit dem elastischen Material 37, 38 erlaubt es der Klemmbacke 7', relative Bewegungen zum Klemmbackenhalter 10' auszuführen, so daß sie sich einwandfrei an das ergriffene Rohr anpassen kann. Alternativ könnte die Steckschraube 34 elastisch mit der Klemmbacke 7' verschraubt sein und ihr freies Ende sich in die elastische Hülse 32 erstrecken. Bei solch einer Ausführung wäre das freie Endteil der Steckschraube 32 vorzugsweise gewindefrei.

Claims

1. Zange mit wenigstens einem aktiven Klemmbackenhalter (24), der, wenn die Zange eingesetzt wird, wiederholt radial einwärts und auswärts bewegt wird, um es der Zange zu ermöglichen, aufeinanderfolgende Rohrlängen zu greifen und freizulassen und wenigstens mit einem passiven Klemmbackenhalter (10), der, wenn die Zange in Bewegung ist, in einer im wesentlichen feststehenden radialen Position bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Klemmbackenhalter (10) in verschiedene Positionen bewegt werden kann, um sich Rohren (20) unterschiedlichen Durchmessers anzupassen.

2. Zange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Klemmbackenhalter (10) mit einem Antriebsteil (13) so verbunden ist, daß dessen Rotation in einem Sinne den Klemmbackenhalter in eine Richtung antreibt, während die Rotation des Antriebsteils im entgegengesetzten Sinne den Klemmbackenhalter in die entgegengesetzte Richtung antreibt.

3. Zange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (13) eine Gewindestange (13) aufweist und der passive Klemmbackenhalter (10) mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung (12) versehen ist, die mit der Gewindestange (13) in Eingriff steht.

4. Zange nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kraftzange (1) mit einem Gehäuse (2) und einem darin angeordneten Drehteil (3) ist.

5. Kraftzange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (13) so angeordnet ist, daß es zwischen dem Drehteil (3) und dem Klemmbackenhalter (10) wirkt.

6. Kraftzange nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (16, 18) am Gehäuse (2) montiert und betätigbar ist, um ein Teil (17) in Eingriff mit dem Antriebsteil (13) zu bringen und dieses zu drehen, bis der Klemmbackenhalter (10) in der gewünschten Position ist.

7. Kraftzange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sensor enthält, um der Betätigung des Stellgliedes (16, 18) entgegenzuwirken, wenn es nicht mit dem Antriebsteil (13) fluchtet.

8. Kraftzange nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sensor enthält, um die Rotation des Antriebsteils (13) zu verhindern, bis dieses antreibend mit dem Stellglied (16, 18) in Eingriff steht.

9. Kraftzange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (16, 18) mit einem Computer verbunden ist und auf dessen Signale anspricht.

10. Zange nach Anspruch 1, 2 oder 3 oder eine Kraftzange nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr passive Klemmbackenhalter vorgesehen sind, von welchen jeder in verschiedene Positionen bewegbar ist, um sich Rohren verschiedener Durchmesser anpassen zu können.

11. Zange nach Anspruch 1, 2, 3 oder 10 oder Kraftzange nach einem der Ansprüche 4 bis 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer (10') der aktiven Klemmbackenhalter (24) und der passive Klemmbackenhalter (10) einen Schraubbolzen (30) enthält, der aus dem Klemmbackenhalter (10') herausragt und mit einer Bohrung (31) versehen ist, die mit einer Hülse (32) aus elastischem Material ausgefüttert ist, und daß eine Klemmbacke (7') mit Hilfe eines sich durch die Klemmbacke (7') und die elastische Hülse (32) erstreckenden Teils (34) an dem Klemmbackenhalter (10') befestigt ist.