DE965306C - Rollenblockhaken fuer Flaschenzuege von Tiefbohrgeruesten - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957

G9238 VIf 5a

Die Erfindung bezieht sich auf Rollenblockhaken u. dgl., wie sie für das Aufhängen sowie für das Ausholen oder Einlassen des Futterrohres, des Hohlgestänges oder des Pumpengestänges usw. in ein Bohrloch gebräuchlich sind. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung solcher Hakenkonstruktionen, um das Handhaben der Rohre oder Gestänge beim Einlassen oder Ausholen in oder aus einem Bohrloch zu erleichtern.

Wenn eine Bohrung für das Gewinnen flüssiger oder gasförmiger Substanzen, beispielsweise Öl, Gas oder Wasser, vorgenommen wird, ist es üblich, den Gestängezug auf einem Rollenblockhaken eines Flaschenzuges aufzuhängen, der seinerseits wieder im Bohrturm am Bohrseil aufgehängt ist. Wenn der Bohrmeißel abgenutzt ist, wird der Gestängezug, der aus miteinander verschraubten Gestängestücken besteht, aus dem Bohrloch gezogen und die voneinander getrennten 'Gestängestücke aufrecht im Bohrturm gestapelt. Nach dem Ersatz des Meißels werden dieser und der Gestängezug wieder in das Bohrloch durch Zusammenschrauben der Gestängestücke -eingelassen und um die Länge eines Gestängestückes niedergebracht und jeweils ein Gestängestück zugefügt. Hierbei wird der Gesfcängezüg durch einen Elevator gehalten, der ela-

709 532/53

stisch am Gestängehaken durch zwei Hebeglieder aufgehängt ist. Der Elevator weist gelenkig miteinander verbundene Teile auf, die auseinandergespreizt werden können, so daß sie eine seitliche Öffnung bilden, welche das seitliche Einführen eines Rohres in die Bohrung des Elevators gestattet, und dann geschlossen und um das Rohr verkMnkt werden.

Das Erfassen der oberen Enden wird von einem ίο Bedienungsmann durchgeführt oder gesteuert, der sich auf einer Plattform befindet, welche im oberen Teil des Bohrturmes vorgesehen ist. Beim Herausziehen des Rohres aus dem Bohrloch ist es im allgemeinen Aufgabe dieses Bedienungsmannes, den 15. Elevator an jedem Rohr auszuklinken und das obere Ende des Rohres in das Rohrgestell zu bringen. Beim Einlassen des Rohres in das Bohrloch ist es seine Aufgabe, das obere Ende jedes Rohres in eine Lage zu bringen, daß es seitlich in die Bohrung des Elevators eingebracht werden kann, und den Elevator zu schließen und zu verklinken, falls dies nicht beim Einführen des Rohres in den Elevator selbsttätig geschieht. Es versteht sich von selbst, daß zur Vermeidung von Verzögerungen und Unterbrechungen des Arbeitsvorganges für das Einlassen der leere Elevator beim Hochbringen . im Turm richtig eingestellt sein soll, d. h., seine seitliche öffnung soll dem zu erfassenden Rohr gegenüberliegen. Bisher war das richtige Einstellen des Elevators in diesem Zeitpunkt umständlich und zeitraubend, da es jedesmal von Hand vorgenommen werden mußte.

Der Rollenblockhaiken weist folgende Bauteile auf:

i. Ein Hakenglied oder ein. diesem entsprechendes lasttragendes Teil, an welchem das Rohr aufgehängt ist,

2. einen Aufhängeteil für das Befestigen und Aufhängen an der Flasche,

3. eine axiale gleitbare und verdrehbare Verbindung zwischen dem Hakenglied· und dem Aufhängeteil, so daß sich das Hakenglied um eine senkrechte Achse drehen und eine begrenzte axiale Bewegung in bezug auf das Aufhängeteil ausführen kann,
4. «ne zwischen diesen beiden Teilen angeordnete Druckfeder,' die der Abwärtsbewegung des Hakengliedes in bezug auf den Aufhängeteil entgegenwirkt, und

5. Mittel für das auslösbare Sperren des Haken-So gliedes gegen Drehung, ohne daß dabei die vorerwähnte relative Axialbewegung beeinträchtigt wird.

Der Zweck der relativen Axialbewegung und der Federbelastung, des Hakenglied.es besteht darin, daß dieses eine Aufwärtsbewegung des Gestängestückes bei seinem Abschrauben vom Gestängezug um ein kurzes Stück bewirkt, um dadurch eine Beschädigung der Gewinde zu vermeiden, wobei die Feder genügend Kraft halben muß, damit sie sich unter der Last eines einzigen Gestängestückes ausdehnen kann. Die drehbare Verbindung und die Sperrung gegen die Drehung sind vorgesehen, um zu ermöglichen, daß das Hakenglied in verschiedene Stellungen gedreht und gegen Drehung in einer dieser Stellungen gesperrt werden kann. Beispielsweise wird während des Bohrvorganges ein Teil des dem Hohlgestänge durch den Drehtisch zugeführten Drehmoments dem Spülkopf mitgeteilt, dessen Drehung vermieden werden muß, da an ihm die Spülmittelleitung angeschlossen ist. Durch die Sperrung des Hakengliedes gegen Drehung wird der Spülkopf an einer Drehung gehindert.

Beim Ausholen aus dem Bohrloch ist es üblich, den Haken gegen Drehung in einer Stellung zu sperren, in der die Öffnung des Hebewerkzeugs zum Rohrgestell gerichtet ist. Beim Einlassen in das Bohrloch kommt es häufig vor, daß der Gestängezug durch den Bohrmeißel bei dessen Niedergang infolge der Pfropfenzieherwirkung gedreht wird, die am stärksten in krummen Bohrlöchern auftritt. Wenn das obere Ende des Gestängezuges gegen Drehung festgehalten werden würde, so würde dies die Gefahr mit sich bringen, daß eine der Schraubverbindungen des Gestängezuges gelockert wird und ein Teil des Gestängezuges zur Bohrlochsohle fällt. Aus diesem Grunde ist es wichtig, daß die Sperrung des Hakens gegen Drehung beim Einlassen in das Bohrloch aufgehoben wird. Es müssen daher jedesmal, wenn der Elevator ausgeklinkt und vom Gestängestück an der Erdoberfläche abgenommen und bevor dieser in einen oberen Teil des Bohrturmes für das Aufnehmen eine·; anderen Gestängestückes gebracht wird, der Haken und der Elevator durch einen Bedienungsmann von Hand in eine Stellung gedlreht werden, in welcher die Öffnung des Elevators dem nächsten Gestängestück gegenüberliegt. Dies bedingt eine Pause im Arbeitsäblauf, .wodurch der Betrieb verlangsamt wird. Selbst nachdem das Hebewerkzeug an der Erdoberfläche richtig eingestellt worden ist, ist es häufig der Fall, daß dieses sich bei der Bewegung nach oben infolge von Schwingungen und •beim Pendeln leicht verdreht,'so daß seine seitliche öffnung, wenn es den oberen Teil des Bohrturmes erreicht, nicht zum einzuführenden Gestängestück gerichtet ist. Dies bedeutet eine zusätzliche Verzögerung, die nicht dadurch vermieden werden kann, daß der Haken an der Erdoberfläche in der richtigen Stellung gesperrt wird, da die Sperrung im oberen Teil des Bohrturmes der Bedienung zur Auslösung, um eine freie Drehung während des nachfolgenden Niederbringens des Bohrgestänges zu ermöglichen, nicht zugänglich ist.

Durch die Anwendung der Erfindung auf mit einer Druckfeder ausgerüstete Gestängehaken wird diese Schwierigkeit vermieden und die beiden vorerwähnten, einander widersprechenden Forderungen dadurch ausgeglichen, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche der Haken selbsttätig bei der Entlastung vom Gewicht des Gestängezuges in eine bestimmte Stellung gedreht wird und in dieser Stellung gehalten wird, bis das Gewicht des Gestängezuges auf ihn wirksam wird, um das Hakenglied wieder in bezug auf sein Aufhängeglied frei drehbar zu machen. Gemäß einem Merkmal der

Erfindung wird die in der Druckfeder gespeicherte Energie dazu benutzt, den Haken in die gewünschte Stellung zu drehen, wobei eine Kurvenbahn zur Zusammenarbeit mit einem Kurvenfolgeelement vorgesehen ist, von denen das eine dem Hakenglied und das andere dem Aufhängeteil zugeordnet ist und diese beiden Elemente so zusammenarbeiten, daß sie das HakengHed in eine bestimmte Stellung während der Ausdehnung der Feder bei der Aufhebung der auf sie wirkenden Last drehen.

Bei verschiedenen Bohrgerüsten weicht die Anordnung des Rohrgestelles in bezug auf das Hebewerk beträchtlich ab, so daß der Elevator so eingerichtet sein soll, daß es mit seiner seitlichen OfF-nuiig in jede gewünschte Einstellung gebracht werden kann. Außerdem haben verschiedene Fabrikate und Arten von Elevatoren seitliche öffnungen nach Richtungen, die in bezug auf das HakengHed etwas voneinander abweichen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht daher in der Verstellbarkeit eines der Kurvenelemente über eine ganze Drehung um die Drehachse des Hakengliedes in eine einer Mehrzahl von winkelig in Abstand voneinander befindliche Stellungen, und zwar vorzugsweise so, daß diese Verstellung um kleine Beträge vorgenommen werden kann, so daß die bestimmte Stellung, die das unbelastete Hebewerkzeug selbsttätig einnimmt, so gewählt werden kann, daß sie optimale Arbeitsbedingungen für den Bedienungsmann ergibt.

Die Erfindung ist nicht nur bei Gestängehaken, sondern auch bei Futterrohrhaken und' Pumpengestängehaken anwendbar. Beim Einlassen oder Aushohlen von Futterrohrstücken oder Pumpengestängestücken werden die voneinander getrennten Gestängestücke aufrecht im Bohrturm gestapelt, so daß die Arbeitsbedingungen im wesentlichen die gleichen sind wie beim Ausholen oder Einlassen eines· Bohrgestängezuges. Durch den Einbau zusammenarbeitender Elemente in die Hakenkonstruktion für die Bohrlochverkleidung oder für das Pumpengestänge, die ein selbsttätiges Einstellen des Hakengliedes, und damit des Elevators in eine bestimmte Stellung bewirken, läßt sich eine beträchtliche Zeit- und Arbeitsersparnis erzielen.

Während bei allen Bohrgestängehaken eine Druckfeder vorgesehen ist, ist dies nicht bei allen Verkleidungsrohrhaken der Fall. Bei vielen \^Aerkleidungsrohrhaken ist eine Verdrehungsmöglichkeit des Hakengliedes mit oder ohne auslösbarer Drehsperrung vorgesehen, jedoch keine axiale Bewegung des Hakengliedes in bezug auf das Aufhängeteil. Daher kanu bei der Anwendung der Erfindung auf solche Haken, ent weder die Kurverfbahn

5ü oder deren zugehöriges Kurvenfolgeelement an einem der Glieder der Hakenkonstruktion federnd angeordnet sein, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Kurvenelement und dem 'Kurvenfolgeelement ermöglicht wird. In diesem Falle drücken die zusammenarbeitenden Kurvenelemente das HakengHed stets in eine bestimmte eingestellte Stellung, und zwar sowohl im belasteten als auch im unbelasteten Zustand des Hakens, gestatten jedoch eine Drehung des Hakengliedes, wenn die die Drehung bewirkende Kraft ausreicht, die Federkraft des jeweiligen Kurvenelementes zu überwinden.

Die Erfindung und ihre Anwendung aui verschiedene Arten von Hakenkonstruktionen soll in der nachfolgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung einer Bohrgestängehakenkonstraktion gemäß . einer Ausführungsform der Erfindung und einer Hakenkonstruktion für die Bohrlochverkleidung, bei welcher keine Entspannungsfeder vorgesehen ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden.

Fig. ι zeigt eine Seitenansicht eines unbelasteten Bohrgestängehakens mit Feder gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht im rechten Winkel zu Fig. 1;

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, welche den Haken in belastetem Zustand und um einen Winkel von i8o° gedreht zeigt;

Fig. 4 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, bei welcher Teile längs einer Längsmittelebene weggebrochen sind;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 zeigt eine Teilansicht im Längsschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 6 a ist eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, welche jedoch den Sperrmechanismus in seiner Nichteingriffsstellung zeigt;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines für den Futterröhrenzug bestimmten Hakens gemäß der Erfindung ohne Feder;

Fig. 8 ist eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht, bei welcher jedoch Teile längs der Linie, VIII-VIII der Fig. 9 weggebrochen sind;

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8;

Fig. 10 zeigt eine Teilansicht im Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 7;

Fig. 11 zeigt eine Ansicht von hinten einer anderen Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen Haken der in Fig. 7 bis 10 gezeigten Ausführungsform, und

Fig. 12 zeigt einen Querschnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11. "

In den Fig. 1 bis 6 ist die Erfindung in Anwendung auf einen mit einer Druckfeder ausgerüsteten Bohrgestängehaken gezeigt, aus welchen ersichtlich ist, daß der Aufhängeteil im wesentlichen ein Gehäuses aufweist, an dessen oberem Ende ein Bügel 4 für das Aufhängen an einer Flasche befestigt ist. Der lasttragende Teil besitzt einen Hauptschaft 6, der gleitbar und drehbar in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, wobei der untere TeM des Schaftes über das Gehäuse nach unten hinausragt und den allgemein mit 8 bezeichneten Hakenkörper trägt. In der Nähe seines unteren Endes ist das Gehäuse mit einer nach oben gerichteten Schulter 10 ausgebildet, auf welcher ein Drucklager 12 aufliegt. Dieses Drucklager dient zur drehbaren .125 Lagerung eines Sperringes 14, der an seinem Um-

fang eine Anzahl Einrastaussparungen 16 aufweist. Im Gehäuse 2 ist schwenkbar ein. Sperrglied 18 angeordnet, das wahlweise mit den Aussparungen i6 in und außer Eingriff gebracht werden kann.
Auf dem Sperring 14 stützt sich eine Druckfeder 20 ab, deren oberes Ende sich wiederum gegen einen Bund 22 abstützt. Am Hauptschaft 6 ist gleichachsig zu diesem eine Schaftverlängerung 24 befestigt, wobei das obere Ende der Schaft-Verlängerung ein Gewinde für die Aufnahme einer Mutter 26 aufweist, mittels welcher der Bund 22 an der Schaftverlängerung befestigt ist.

Der größere Teil des Schaftes 6 ist auf entgegengesetzten Seiten abgeflacht, so daß er einen unrunden Querschnitt hat, wie in Fig. 5 gezeigt. Der Sperring 14 ist mit einer entsprechend geformten durchgehenden öffnung versehen, so daß der Schaft frei durch den Sperring gleiten kann, jedoch an einer Drehung gegenüber demselben verhindert ist. Oberhalb des abgeflachten Teiles ist der Schaft mit einem zylindrischen Kopf 28 ausgebildet, der mit dem abgeflachten Teil aus einem Stück besteht und mit zwei nach unten gerichteten Schultern 30 ausgebildet ist, gegen die der Sperrring 14 zur Anlage kommen kann, wodurch das Ausmaß der Zusammendrückung der Feder begrenzt wird.

Die soweit beschriebene Konstruktion bildet keinen Bestandteil der Erfindung und entspricht im wesentlichen der in der USA.-Patentschrift Nr. 2 506 593 beschriebenen Konstruktion. Wie bereits erwähnt, ist das schwenkbare Sperrglied 18 im allgemeinen außer Eingriff mit den Einrastaussparungen 16 im Sperring 14, damit, wenn das Hohlgestänge in. das Bohrloch eingelassen wird, ersteres an einer Drehung nicht behindert wirdi, wenn die Pfropfenzieherwirkung des Bohrmeißels eine Drehbewegung auf das Hohlgestänge überträgt. Wenn andererseits der Gestängehaken während des Betriebes entlastet wird, beispielsweise wenn er nach oben zur Aufnahme des nächsten Gestängestückes vom Rohrgestell gebracht wird, ist es wünschenswert, daß der Hakenkörper 8 eine bestimmte Stellung einnimmt, so daß die seitliche öffnung des Hebewerkzeuges dem aufzunehmenden Gestängestück gegenüberliegt. Die Erfindung sieht bei Anwendung auf diese Hakenkonstruktion eine bestimmte Einstellung des Hakenkörpers in unbelastetem Zustand vor und ermöglicht eine freie Drehung des Hakenkörpers, wenn der Gestängehaken das Gewicht des Gestängezuges trägt.

Aus Fig. ι bis 3 ergibt sich, daß der untere Teil des Gehäuses 2 mit einer nach unten gerichteten ringförmigen Kurvenbahn 32 ausgebildet ist, die das Gehäuse umgibt. Diese Kurvenbahn ist auf der Hülse bzw. dem Ansatz 34 vorgesehen, der entweder aus einem Stück mit dem Gehäuse bestehen oder mit dem Gehäuse verschweißt oder in anderer Weise starr an diesem befestigt sein kann. Wie am besten aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist am Schaft6 ein Bund 36 mittels eines Querstiftes 38 befestigt, wobei, die obere Fläche dieses Bundes an der unteren Endfläche des Gehäuses 2 anliegt, wenn der Hakenkörper unbelastet ist, wodurch die Aufwärtsbewegung des Schaftes unter der Ausdehnungskrait der Feder 20 begrenzt wird. Der Bund 36 dient ferner zur drehbaren Lagerung eines Kurvenfolgeringes 40, wobei zu diesem Zweck der obere Teil des Bundes einen geringeren Außendturchmesser aufweist, wie bei 42 in Fig. 6 ersichtlich, so daß eine Stützschulter 44 für den Ring 40 gebildet wird. Der Haltering40 greift in eine Innennut im unteren Teil des Ringes 40 ein und liegt an der Unterseite des Bundes 36 auf, um den Ring 40 auf der Schulter 44 zu halten.

Der Ring 40 ist mit einem nach oben gerichteten Ansatz 48 ausgebildet, welcher einen Zapfen 50 trägt, auf welchem eine Kurvenfolgerolle 52 gelagert ist, die zur Zusammenarbeit mit der Kurvenbahn 32 vorgesehen ist, um eine bestimmte Einstellung des Hakenkörpers 8 in bezug auf das Gehäuse 2 zu bewirken. Hierbei ist es zweckmäßig, die Anordnung der zusammenarbeitendsn Kurvenelemente so zu gestalten, daß eine beliebige aus einer Vielzahl von Winkelstellungen des Hakenkörpers als'Grundeinstellung gewählt werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, daß entweder die Kurvenfläche oder die Kurvenfolgerolle um die Achse des Hakens verdrehbar gemacht wird>. Bei der dargestellten. Ausführungsform ist der Kurvenfolgering 40 drehbar auf dem Bund' 36 gelagert, wobei ein auslösbares Sperrorgan vorgesehen ist, um den Ring in jeder beliebigen eingestellten Stellung sperren zu können.

Wi'e in Fig. 5 und 6 ersichtlich, ist der Umfang des Bundes 36 mit einer Verzahnung 54 versehen. Das Sperrglied 56 ist beweglich in einer Aussparung im Ring 40 gelagert und weist eine Verzahnung 58 auf, die mit einer ausgewählten Gruppe der Zähne 54 in Eingriff gebracht werden kann. Das Sperrglied 56 kann radial nach außen zurückgezogen werden, um es außer Eingriff mit dem Bund 36 zu bringen, was mit Hilfe eines Betätigungsgliediesoo geschehen kann, das auf einem im Ring 40 quer angeordneten. Drehstift 62 gelagert ist. Das Betätigungsglied 60 ist mit einer konvexen Sperrfläche 64 ausgebildet, wie Fig. 6 zeigt, die mit einer konkaven Fläche66 auf dem Sperrglied 56 zusammenarbeitet. Diese beiden Flächen sind konzentrisch zur Achse des Drehstiftes 62, ,so daß jede radial nach außen gerichtete Komponente des auf das Sperrglied 56 durch die Schrägzähne 54 und 58 ausgeübten Schubes radial zur Achse des Drehstiftets'62 übertragen wird, ohne daß dabei eine Neigung des Betätigungsgliedes 60 auftritt, sich in irgendeiner Richtung zu drehen.

Das Sperrglied 56 ist mit zwei sich nach außen erstreckenden Armen 70 versehen, die an ihren äußeren Enden durch einen Ouerarm 72 verbunden sind. Das Betätigungsglied 60 ist mit zwei Naben 73 mit ausgefluchteten Bohrungen zur Aufnahme eines Drehstiftes 74 versehen, auf welchem der Kopfteil eines Schiebestiftes 76 gelagert ist. Der Kopfteil des Schiebestiftes ist 'abgerundet und ragt in eine im Betätigungsglied 60 ausgebildete Aussparung 78 hinein. Das entgegengesetzte Ende des

Schiebest! ftes 76 erstreckt sich durch eine öffnung

79 in der oberen Wand des Ringes 40, wobei eine DruckfederSo zwischen dem Kopf des Schiebestiftes 76 und der Innenfläche des Ringes 40 ange-

5 ordnet ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist der Drehstift 74 des Schiebestiftes 76 rechts von einer Linie angeordnet, die sich zwischen der Achse des Drehstiftes 62 des Betätigungsgliedes und dem freien Ende des Schiebestiftes erstreckt, so daß die Feder 80 des Schiebestiftes das Betätigungsglied in seiner Sperrstellung halt. Beim Niederdrücken des Hebelteiles 82 des Betätigungsgliedes 60 wird der Drehstift 74 des Schiebestiftes mit einem bogenförmigen Weg um die Achse des Drehstiftes 62 des Betätigungsgliedes nach außen bewegt, so daß der Schiebestift 76 um sein freies Ende geschwenkt wird, das lose in der Wandöffnung 79 gehalten wird. Wie ersichtlich, kann· das Sperrglied 56 so lange nicht nach außen bewegt werden, bis die Sperrfläche 64 auf dem Betätigungsglied völlig außer Eingriff mit der zusammenarbeitenden Sperrfläche 66 auf dem Glied 56 gebracht worden ist. Wenn dieser Zustand erreicht ist, bewirkt eine geringfügige zusätzliche Bewegung des Betätigungsglkdes 60, daß der Kopf des Schiebestiftes γ6 am Querarm 72 angreift, wobei eine weitere Bewegung des Betätigungsgliedes das Sperrglied 56 nach außen bewegt und damit die Zähne 58 außer Eingriff mit den Zähnen 54 bringt. Die endgültige Lage des Betätigungsgliedes ist in Fig. 6 a gezeigt, aus welcher ersichtlich ist, daß der Drehstift 74 des Schiebestiftes sich außerhalb einer Linie befindet, die sich zwischen der Achse des Drehstiftes 62 des Betätigungsgliedes und dem freien Ende des Schiebestiftes erstreckt. Die Feder

80 hält daher das Betätigungsglied 60 und das Sperrglied 56 in ihren ausgerückten Stellungen. Hierauf kann der Ring 40 in eine andere Lage gedreht und in dieser durch das Aufwärtsbewegen des Hebels 82 des Betätigungsgliedes und Rückführung des Sperrmechanismus in die in Fig. 6 gezeigte Lage gesperrt werden.

Die Arbeitsweise der vorbescihriefbenen Einstellvorrichtung ist wie folgt: Wenn der Elevator vom Gestängezug entfernt wird, dehnt sich die Hakenfeder 20 aus, wobei die Hakenteile die in Fig. 1, 2 und 4 gezeigten Stellungen zueinander einnehmen und sich die Kurvenfolgerol'le 52 am höchsten Punkt der Kurvenbahn 32 befindet. Beim Einlassen des Hohlgestänges in das Bohrloch werden der Gestängehaken und der leere Elevator im Bohrturm !angehoben, um das letztere mit dem oberen Ende eines Gestängestückes im Rohrgestell in Eingriff zu bringen, worauf das Gestängestück vom Gestell entnommen und mit dem oberen Ende dies im Drehtisch aufgdhängten Gestängezuges verbunden wird. Das Gewicht des gesamten Gestängezuges wird dann vom Hakenkörper aufgenommen, was zur Folge hat, daß die Druckfeder zusammengedrückt wird und der Hakenkörper 8 sowie dessen Schaft 6 sich nach unten bewegen, wie in Fig. 3 gezeigt. In dieser Stellung befindet sich die Kurvenfolgerolle an der untersten Stelle der Kurvenbähn 32, so daß sich der HaJkenkörper und der Schaft frei um die Achse des Schaftes drehen können. Hierbei ist zu erwähnen·, daß während dieser Arbeitsvorgänge das übliohe schwenkbare Sperrglied 18 außer Eingriff mit den Aussparungen 16 im Sperring 14 gebracht wird Wenn daher der Gestängezug beim Niederbringen infolge der Pfropfenzieherwirkung des Bohrmeißels das Bestrieben hat, sich zu drehen, so ist diese Drehung völlig unbehindert und damit auch die sonst bestehende Gefahr, daß sich eine Schraubverbindung ■des Gestängezuges löst, beseitigt.

Wenn der Gestängezug um die Länge eines zugefügten Gestängestückes niedergebracht worden ist, werden die Rohrhaltekeile eingeschoben und das Gewicht des Gestängezuges «auf die Rohrhaltekeile durch leichtes Senken des Gestängehakens übertragen. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Feder 20 sich ausdehnt und den Hakenkörper anhebt. Bei Nichtvorhandensein der Einstellvorrichtung würde es, wenn der Hakenkörper aus seiner ursprünglich eingestellten Stellung gebracht wird, als Folge einer Drehung des Rohres während des Senkens notwendig sein, daß das Bedienungspersonal an der Erdoberfläche das Hebewerkzeug oder die Glieder erfaßt und den Hakenkörper neu einstellt, so daß die Öffnung des Hebewerkzeuges dem nächsten vom Rohrgestell aufzunehmenden Gestängestück gegenüberliegt. Wenn jedoch der Gestängehaken mit einer Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, kommt, bei der Aufwärtsbewegung des Hakenkörpers die Kurvenfolgerolle 52 zur Zusammenarbeit mit der Kurvenfläche 32, wobei die nach oben gerichtete Federkraft eine Drehkomponente erzeugt, die eine Bewegung der Rolle' längs der schräg nach oben geneigten Kurvenfläche und in ihre ursprüngliche Lage 'bewirkt. Der Hakenkörper und der Elevator werden auf diese Weise selbsttätig wieder in die richtige Stellung für das Aufnehmen eines weiteren-Gestängestückes eingestellt.

Eine Verstellung der bestimmten Einstellung des Hakenkörpers und des Elevators in Anpassung an veränderte Verhältnisse des Bohrgestells kann rasch und leicht in unbelastetem Zustand des Gestängehakens bewirkt werden, indem das Betätigungsglied 82 nach unten geschwenkt wird, um das Sperrglied 56 außer Eingriff mit den Zähnen 54 des Bundes 36 zu bringen. Der Hakenkörper 8, der Schaft 6 und der Bund 36 können dann um den gewünschten Betrag gedreht werden, während der Ring 40 gegen Drehung durch die Zusammenarbeit dfer Rolle 52 mit der Kurvenfläche 32 gehalten wird. Das Sperrglied'56 wird daran wieder mit dem Bund 36 in Eingriff gebracht, um den Ring 40 in seiner neuen Lage zu sperren.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der oberste Teil der Kurvenfläche 32 mit einer flachen bogenförmigen Eintiefung oder Aussparung.84 versehen, mit welcher die Rolle 52 ein geringes Spiel hat. Dieses Spiel ist dadurch bedingt, daß eine weitere Aufwärtsbewegung des Hakenkörpers und dadurch des Schaftes verhindert wird, daß die Oberseite

709 532/53

des Schaftbundes 36 am unteren Ende des Gehäuses 2 zur Anlage kommt. In dieser Stellung sind durch dieses Spiel die Rolle 52 und die Lagerungsorgane desselben von dem nach oben gerichteten Druck der Feder entlastet. Durch dieses Spiel wird ferner die Möglichkeit geschaffen, daß der Hakenkörper eine geringe Drehfreiheit hat, bevor die Rolle auf 'der Kurvenbahn zur Anlage kommt. Dies ist zweckmäßig, damit der Elevator eine leichte Drehbewegung ausführen kann, um sich den Rohrstücken beim Anbringen auf denselben anzupassen.

Wenn auch bei der im vorangehenden beschriebenen Ausführungsform die Kurvenbahn 32 mit dem Gehäuse 2 oder mit einem anderen auffangbaren Hauptteil verbunden ist, und die Kurvenrolle mit dem Hakenkörper oder einem anderen lasttragenden Teil, .so ist zu erwähnen, daß diese Anordnung umgekehrt werden kann in der Weise, daß die Kurvenfolgerolle am Gehäuse angeordnet und die Kurvenfläche auf dem federnd aufgehängten lasttragenden Unterteil des Gestängehakens vorgesehen ist. Es ist ferner möglich, statt eine Winkelverstellbarkeit der KurvenToll© um die Achse des Schaftes in verschiedene gewünschte Stellungen vorzusehen, deni Ansatz 34, an dem die Kurvenfläche 36 ausgebildet ist, gegenüber dem Hakenelement, an welchem es angeordnet ist, winkelverstellbar zu machen. Ein Beispiel dieser Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 bis einschließlich 10 gezeigt.

Bei der in Fig. 1 bis 6 gezeigten und im vorangehenden beschriebenen Ausführungsform wird die für das Drehen des lasttragenden Hakenelements und des Elevators in eine bestimmte Einstellung erforderliche Verdrehungskraft von der Druckfeder abgeleitet, wobei diese Drehung während der relativen Axialbewegung zwischen dem lasttragenden Teil und dem Aufhängeteil des Gestängebakens stattfindet. Die Erfindung ist auch für Hakengestänge anwendbar, bei welchen keine Druckfedern vorgesehen sind und bei welchen keine relative Axialbewegung zwischen 'den üblichen Teilen des Gestängehakens erfolgt. Ein Beispiel einer solchen Ausführungsform ist in Fig. 7 bis 10 gezeigt.

In Fig. 7 bis. 10 ist eine Hakenkonstruktion dargestellt, die kennzeichnend für die Haken ist, welche für das Einlassen und· Aushöhlen von Bohrlochverkleidungsröhren verwendet wirdi. Bei solchen ArbeLen wird der Futterröhrenzug in einzelne Rohrstücke zerlegt und im Bohrturm aufgestapelt, genau in der gleichen Weise wie beim Bohrgestängezug. Bei der Verwendung einer Einstellvorrichtung für diese Hakenkonstruktion ergeben sich die gleichen. Vorteile. Wie gezeigt, besteht die Hakenkonstruktion im wesentlichen aus einem Aufhängeglied 102 mit einem Bügel teil 104 für das Befestigen desselben an, einer Flasche, wobei eine nach oben gerichtete ringförmige Schulter 106 vorgesehen ist, die als Sitz für das Lager 108 dient. Der lasttragend'e Teil weist einen Hakenkörper 110 auf, der aus einem Stück mit dem Schaft'112 besteht, dessen oberer Teil mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Mutter 114 versehen ist, die sich auf dem Lager 108 abstützt, so daß der Hakenkörper 110 durch das Aufhängeteil 102 drehbar gelagert ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Hülse 116 vorgesehen, die mit dem Aufhängeteil 102 verbunden ist und eine nach unten gerichtete, an ihr ausgebildete Kurvenbahn 118 aufweist. Die mit dem Hakenkörper 110 verbundene Kurvenfolgerolle 120 ist auf einem Stift 122 gelagert, welch letztere von der Rollenhalterung 124 getragen wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Zusammenarbeit der Kurvenelemente durch eine senkrechte Feder 126 gewährleistet, die zwischen der Rollenhalterung 124 und. dem Hakenkörper angeordnet ist, wobei diese Feder die Aufgabe hat, die Rolle ständig nach oben zu, drücken, um sie in Anlage an der Kurvenfläche 118 zu halten. Der Hauptteil der Rollenhalterung wird durch einen zylindrischen Hohlkörper gebildet, der teleskopisch in einer nach oben offenen, im Hakenkörper vorgesehenen Aussparung beweglich ist, welche entweder aus dem Hakenkörper ausgebohrt werden kann oder, wie gezeigt, durch Anschweißen oder anderweitiges Befestigen .einer Hülse 128 an der Seite des Hakenkörpers gebildet werden kann.

Hieraus ergibt sich, daß bei dieser Anordnung jede Drehung des Hakenkörpers aus der gezeigten Stellung ein Zusammendrücken der Feder 126 zur Folge hat, da die Rolle 120 sich längs der geneigten Kurvenbahn· 118 nach unten bewegt. Die nach oben gerichtete Kraft der Feder 126 erzeugt durch die Zusammenarbeit der Rolle 120 und der Kurvenbahn 118 eine Drehkraftkomponente, die das Bestreben hat, den Hakenkörper in seine ursprünglich eingestellte Lage zurückzudrehen. Dies hat zur Folge, daß, wenn die !entgegengesetzt gerichtete Drehkraft aufhört oder nachläßt, der Hakenkörper selbsttätig in, seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Hieraus ergibt sich, daß im Gegensatz zur vorangehend beschriebenen Ausführungsform der Hakenkörper unabhängig davon, ob er belastet oder unbelastet ist, ständig unter der Einwirkung einer Kraft steht, die ihn in seine ursprünglich eingestellte Lage zurückbringen will. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es zweckmäßiger, eine Veränderungsmöglichkeit des Hakenkörpers dadurch vorzusehen, daß die mit einer Kurvenbahn ausgebildete Hülse 116 winkelig um die Achse des Schaftes 112 verstellt werden kann, sowie eine auelösbare Sperrung zwischen der Hülse und 'dem Aufhängeteil 102 vorzusehen. Die Lagerung der Hülse auf dem Aufhängeteil und: ihre Abstützung gegen eine Bewegung nach oben oder nach unten mit Bezug auf diesen kann durch ein kombiniertes Radial- und Axiallager geschehen, das aus den Rollkörpern 130 besteht, die in entsprechenden Laufbannen 132- bzw. 134 in der Hülse bzw. im Aufhängeteil vorgesehen sind. Die Wälzkörper können in die Lagerlaufbahnen durch eine Einfüllöffnung 136 (Fig. 7 und 10) eingeführt werden, welche durch einen Stopfen 138 verschlossen werden kann.

Der Kurvenring ii6 kann durch einen Sperrmechanismus, beispielsweise durch ein Sperrglied 140, das auf einem Drehstift 142 in einer Aussparung des Kurvenringes drehbar gelagert ist, gesperrt werden. Das Sperrglied¹ kann mit Zähnen 144 (Fig. 9) versehen sein, die mit einer beliebigen Gruppe der Zähne 146 des Aufhängegliedes 102 in und außer Eingriff gebracht werden können. Der Schiebestift 148 und die Druckfeder 150 sind in einer Bohrung des Sperrgliedes angeordnet, wobei das überstehende Ende des Schiebestiftes an gegenr über liegenden Seiten abgeschrägt ist in. der Weise, daß es sich auf einem Ansatz 152 des Kurvenringes abstützt, wenn das Sperrglied um seine Achse geschwenkt wird. Auf diese Weise wird: das Sperrglied elastisch entweder in seiner Sperreteilung oder in seiner Nichteingriffsstellung gehalten. Der Drehstift 142 ist mit dem Sperrglied verkeilt und erstreckt sich durch die Wand der Aussparung zur Außenseite des Kurvenringes, wobei am überstehenden Ende des Drehstiftes ein Betätigungshebel 154 befestigt ist, um es diem Bedienungsmann zu ermöglichen, das Sperrglied zu betätigen.

Wenn die Einstellung des Hakenkörpers geändert werden soll, wird, die Drehsperrung durch Anheben des Betätigungshebels 154 aufgehoben, wobei bei der Drehung des Hakenkörpers durch die Zusammenarbeit der Rolle 120 mit der Kurvenbahn 118 der Kurvenring 116 vom Hakenkörper mitgenommen, wird. Wenn der Hakenkörper die gewünschte Stellung eingenommen hat, wird, die Drehsperrung durch Niederdrücken des Hebels 154 wieder in ihre Sperrstellung gebracht.

Bei der in Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform ist ein anderer Kurvenmedhaciismus für die in Fig. 7 bis einschließlich 10 dargestellte Hakenkonstruktion vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist das Kurvenelement eine zylindriische Kurvenscheibe 160, deren Steuerfläche 162 sich an ihrem Umfang befindet, wobei diese Steuerfläche exzentrisch zur Achse des Hakenschaftes 164 ist. Zur Vereinfachung ist die Kurvenscheibe als aus einem Stück mit dem Auihängeteil 166 bestehend dargestellt, obwohl sie natürlich auch, wenn gewünscht, als gesonderter Teil verstellbar am Aufhängeteil oder am Hakenkörper 168 angeordnet sein kann, in welch letzterem Falle das Kurvenfolgeorgan am Aufhängeglied anzuordnen ist.

Bei dieser Ausführungsform weist das Kurvenfolgeorgan eine Rolle 170 auf, die am freien Ende eines Armes 172 gelagert ist, welch letzterer an seinem anderen Ende um einen am Hakenkörper 168 befestigten .senkrechten Drehzapfen 174 schwenkbar ist. Der Drehzapfen 174 ist von einer Torsionsfeder 176 umgeben, deren oberes Ende sich an einer am Arm 172 ausgebildeten Nase 178 abstützt und deren anderes Ende sich an einer am Hakenkörper ausgebildeten Nase 180 abstützt. Auf diese Weise wird der Arm 172 durch die Feder nach innen gedrückt und damit die Rolle in Anlage an der Kurvenfläche 162 gehalten.

Bei der Drehung des Hakenkörpers aus der gezeigten Stellung erzeugt die durch die Feder 176 ausgeübte und über die Rolle 170 und die Kurvenfläche 162 wirkende Kraft eine Drehkraftkomponente um die Achse des Hakenschaftes, die das Bestreben hat, den Hakenkörper in seine ursprüngliche Stellung zurückzudrehen.

Wie ersichtlich, ist wie bei der in Fig. 1 bis einschließlich 6 dargestellten Ausführungsform eine flache gekrümmte Eintiefung 84 an der neutralen Stelle der Kurvenfläche 118 'bzw. 162 der in Fig. 7 bis 10 bzw. in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen vorgesehen. In diesen beiden Fällen liegen jedoch die Rollen 120 bzw. 170 an den Wänden der jeweiligen Eintiefungen an und halten daher den Hakenkörper elastisch und. im wesentlichen ohne Spiel in einer bestimmten Stellung. Wie ersichtlich, kann jedoch, wenn eine geringe Bewegungsfreiheit des Hakenkörpers nach jeder Seite von. der neutralen Stelle aus vorgesehen sein soll, dies durch eine Verlängerung der Eintiefungen 84 geschehen in der Weise, daß sich, eine Fläche von der gewünschten Länge ergibt, über welche die Rolle abrollen, kann, ohne daß dabei die Feder abgelenkt wirdL Eine solche Bewegungsfreiheit kann auch durch Anordnung eines Anschlages für die Rollenhalterung! 124 bzw. für den Arm 172 erzielt werden.

Aus der vorangehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung und durch die Darstellung ihrer Anwendung für zwei verschiedene Arten von Hakenkonstruktionen ergibt sich, daß die Erfindung auf verschiedene Arten von Hakenkonstruktionen, die sehr verschieden ausgebildet sein können, angewendet werden kann, vorausgesetzt, daß sie einen Aufhängeteil und einen lasttragenden Teil aufweisen, die gegeneinander verdrehbar sind. Ferner können verschiedene Formen von Kurvenelementen vorgesehen werden. Auch kann die Anordnung, mittels welcher die bestimmte Einstellung des lasttragenden Teils verändert werden kann, verschiedenartig gestaltet sein. Obwohl bei den dargestellten Ausführungsformen Kurvenflächen mit gleichbleibendem Kurveriiwinkel gezeigt sind^!, können, natürlich auch solche mit veränderlichem Kurvenwinkel verwendet werden, wodurch 'das Verhältnis der Federkraft zu der auf den lasttragenden Teil wirkenden Drehkraftkomponente verändert werden kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Rollenblockhaken für Flaschenzüge von Tiefbohrgerüsten mit einem an einem Aufhängeteil drehbar gelagerten und relativ zu diesem gegen, die Wirkung einer Druckfeder axial ausziehbaren lasttnagenden Teil, gekennzeichnet durch eine an einem dieser Teile vorgesehene, sich in dessen Umfangsrichtung erstreckende Kurvenbäihn (32) für ein an dem anderen dieser Teile angeordnetes Kurvenfolgeorgan (40, 48, 52), das an die Kurvenbahn mittels der Druckfeder (20) angedrückt wird,

   wobei die Kurvenbahn, und das Kurvenfolgeo,rgan in der Weise zusammenw irken, daß sie auf den laettragenden Teil im Sinne einer Drehung desselben um seine Drehachse in eine bestimmte Stellung in bezug auf den Aufhängeteil einwirken, wenn der lasttragende Teil vorher aus dieser bestimmten Stellung relativ zum Aufhängeteil verdreht worden ist.
2. 2. Rollenblockbaken nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn oder das Kurvenfolgeorgan· für sich relativ zn dem Teil, an 'dem sie angeordnet sind, um die Drehachse des lasttragenden Teils drehbar und in einer Vielzahl von, Wirakelstellungen festklemmbar sind.
3. 3. Rollenblockhaken nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn zur Drehachse des lasttragenden Teils konzentrisch und'· zu einer zu dieser Achse senkrechten Ebene geneigt ist und das Kurvenfolgeorgan in einer zu dieser Achse in paralleler Richtung zusammen, mit dem Ia&ttragenden Teil beweglich ist.
4. 4. Rollenblockhaken nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tettragende Teil in bezug auf den Aufhängeteil

   bei einer bestimmten Belastung so weit axial ausgezogen ist, daß der Druck des Kurvenfolgeorgans auf die Kurvenbahn aufgehoben ist und dadurch, solange die Belastung besteht, die Kurvenbahn und das Kurvenfolgeorgan eine relative Drehung zwischen dem Aufhängeteil und dem lasttragenden Teil nicht verhindern.
5. 5. Rollenblockbaken nach Anspruch 1, jedoch ohne Druckfeder und mit relativ zinn Aufhängeteil nicht ausziehbarem lasttragendem Teil, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das vorzugsweise am Hakenteil angeordnete Kurvenfolgeorgan relativ zum Hakenteil senkrecht beweglich ist und durch eine Schraubenfeder (126) an die vorzugsweise am Aufhänget«il angeordnete Kurvenbahn (118) gedruckt wird oder die Kurvenbahn aus einer zur Drehachse des lasttragenden Teils exzentrisch angeordneten Zylindermiantelfläche (160) besteht und das als Schwenkarm (172) ausgebildete Kurvenfolgeorgan in einer zu dieser Achse in senkrechter Richtung beweglich ist, wobei das Kurvenfolgeorgan durch eine vorzugsweise an der Schwenkachse (174) angeordnete Torsionsfeder (176) an die Zylindermantelfläche angedrückt wird.

   35 45

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen