EP0189600A1 - Apparatus for producing thread connections between pipes - Google Patents

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EP0189600A1
EP0189600A1 EP85116639A EP85116639A EP0189600A1 EP 0189600 A1 EP0189600 A1 EP 0189600A1 EP 85116639 A EP85116639 A EP 85116639A EP 85116639 A EP85116639 A EP 85116639A EP 0189600 A1 EP0189600 A1 EP 0189600A1
Authority
EP
European Patent Office
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gripping
run
jaw
housing
jaws
Prior art date
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Granted
Application number
EP85116639A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0189600B1 (en
Inventor
Jörg E. Schulze-Beckinghausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weatherford Oil Tool GmbH
Original Assignee
Weatherford Oil Tool GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Weatherford Oil Tool GmbH filed Critical Weatherford Oil Tool GmbH
Priority to AT85116639T priority Critical patent/ATE46387T1/en
Publication of EP0189600A1 publication Critical patent/EP0189600A1/en
Application granted granted Critical
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • E21B19/161—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints using a wrench or a spinner adapted to engage a circular section of pipe
    • E21B19/164—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints using a wrench or a spinner adapted to engage a circular section of pipe motor actuated

Definitions

  • the invention relates to a device for producing threaded connections between tubular bodies, consisting of a housing with an axial opening and a radial cutout adapted to the outer diameter of the tube, and with a toothed ring which is rotatably arranged in the housing by means of a drive device and which is provided with a corresponding radial cutout and overrun cams with run-up curves, to which an articulated clamping jaw with a gripping knife is assigned to a lever element which increases the contact pressure.
  • a rotatable and a non-rotatable chuck which together define a device main axis, are each to be received one of two tubular bodies with mutually facing end thread areas is used, the one chuck being mounted in a bearing block supported in a fixed manner on one end of a device frame and the other chuck being arranged on a support frame.
  • This device is only stationary and cannot be used on a derrick. Furthermore, the device is not suitable for performing the entire screwing process, but rather only serves to counter or break the screw connections.
  • the drill pipe is subject to considerable wear from the rock. Therefore the pipe diameters within the string of a drill pipe are very different.
  • the screwing device must therefore be able to perform its function even with very different pipe diameters.
  • the use of open pliers, as in DE-PS 27 26 472, has so far not been suitable for the screwing of drill rods due to the considerable torques, in particular necessary for locking and breaking.
  • the invention is based on the object of creating a hand-guided, open pliers for use on the drilling rig, with which the necessary very high torques can be applied in spite of the light version of the pliers.
  • the solution according to the invention is characterized by this; that the movably arranged gripping knife in a device of the type mentioned two rigid gripping knives are arranged as a counter knife, the reversible clamping action in a release movement of the articulated jaws being interchangeable with the neighboring gripping knife seen in the direction of rotation by repositioning.
  • the movable gripping knife is convex, so that in connection with the rigid gripping knives, each drill pipe can be securely gripped at three points.
  • the system of tube detection at three points also ensures the processing of drill pipes of different diameters.
  • stop bolts are used, which are assigned to the overrun cams so that each cam can lay its rear surface against a stop bolt as soon as the pressure roller of the movable clamping jaw has reached the top end of an overrun curve.
  • the movable jaw is exchanged for the rigid jaw. Both jaws as well as the third gripping knife are carried by a sickle-shaped solid jaw carrier known per se, which is connected to the rotor disks.
  • a sickle-shaped solid jaw carrier known per se, which is connected to the rotor disks.
  • the device according to the invention is also suitable for the actual screwing process, for "spinning".
  • the screwing rotations can be carried out in addition to countering and in the opposite direction from breaking to complete loosening.
  • a device is provided whose properties, namely low mass, open system and the ability not only to counter or break a screw connection, but also to carry out the entire screw movement, allow it to be used on a derrick and thus save a considerable amount of time.
  • a crescent-shaped jaw support 3 is arranged within the rotor ring 1 with the toothing 2.
  • the jaw carrier 3 carries three gripping knives 4, 5 and 6, of which only the knife 4 is rotatably arranged in a movably mounted clamping jaw 7.
  • the clamping jaw 7 is designed in the form of a one-armed lever which increases the clamping force. It is attached to the jaw support 3 with a pivot pin 8. The radial inward movement of the jaw 7 is achieved with the help of a pressure roller 9.
  • the restoring movement is achieved by means of a restoring spring 13 which engages the bolt 14 of the movable clamping jaw 7 and is fastened with its opposite end to a rotor disk.
  • the rigid gripping knife 5 is arranged on the end of the crescent-shaped jaw support 3 opposite the movable gripping knife 4. It is inserted into a fixed jaw 15, which in turn is firmly connected to the rotor disks 18 and 19 via a bolt 17.
  • a fixed stop 15 includes a return stop 20 which is connected to the rigid jaw by pins 21 in a form-fitting manner. In the example shown, the return stop limits the rotation of the rotor ring 1 in a direction of rotation which is directed in the opposite direction to the arrow 10.
  • the return stop can contact the up Place the cam 22 of the second cam cam 23 or, after the plug has been plugged into the position of the movable clamping jaw, on the cam curve 11 and turn the rotor ring system with rotor disks back to the starting position.
  • the third, likewise rigid gripping jaw 6 is fastened in the middle of the jaw carrier 3. This results in a force attack at three points on a drill pipe. Due to the movable mounting of the convex-shaped gripping knife 4 in the movable clamping jaw 7 designed as a one-armed lever, drill rods of different diameters can be gripped, screwed and countered or a screw connection broken with sufficient security. The positions of a 5 7/8 "and a 6 2" drill pipe are indicated in broken lines. In the example shown, the 5 8 "tube forms the smallest size that can be detected by the device. The pressure roller 9 is just being caught by the run-up curve 11 with its radially inner end.
  • the radial cutouts of the housing, rotor disks and rotor ring are brought into line by rotating the rotor ring.
  • the suspended device can then be pivoted by hand onto a pipe until the rigid gripping knives 5 and 6 come into contact.
  • the two rigid blades are arranged at 90 0 offset from each other and thereby provide a centering of the device on the pipe or on the drill string.
  • the rotor ring 1 is rotated in the direction of the arrow 10. This runs the Pressure roller 9 of the movable clamping jaw 10 on the run-up curve 11 of the run-up cam 12 and swivels the gripping knife 4 against the drill pipe 31.
  • the predetermined clamping value which is necessary in order to be able to transmit the counter or breaking torque to a screw connection, the actual screwing or unscrewing process.
  • the movement arrow 10 shows the direction of rotation for breaking a screw connection with subsequent unscrewing process.
  • the movable clamping jaw 7 and the fixed clamping jaw 15 are exchanged for one another beforehand.
  • the bolt 8b thus becomes the pivot bolt for the jaws 7, while the previous pivot bolt 8a engages through the fixed jaws 15.
  • the return springs 13 each ensure that after a corresponding return rotation of the rotor ring, the contact pressure of the gripping knife 4 is completely removed and the clamping jaws 7 is pivoted radially outwards.
  • the arrangement of the convex gripping knife 4 on the jaw 7 is selected so that the clamping force is increased by the position of the jaw.
  • the position of the pressure roller compensates for the loss of tension force that the system experiences when it works at the maximum allowable dimension of the drill pipe connection.
  • the lever arm between the pivot pin 8a and the pressure roller 9 becomes larger; the effective lever arm for increasing the clamping force is reduced.
  • the force application point on the linkage to be screwed lies between the center of gravity of the clamping jaw and the center of the entire system. This occurs when initiating the rotary movement after the gripping knife 4 has gripped the drill pipe 31, an inward ge straightened contact force, which ensures a secure gripping of the gripping knife.
  • a clamping reinforcement is created.
  • the device according to the invention can be guided by hand and is nevertheless able to apply the highest torques which are necessary for countering or breaking the screw connections of drill rods.
  • the ratio of the maximum torques to the weight of the device is much larger than in the previously known designs.

Abstract

Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern, insbesondere Bohrgestängerohren beschrieben. Sie besteht aus einem Gehäuse mit einer Axialöffnung und einem dem Außendurchmesser der zu verschraubenden Rohre angepaßten, radialen Ausschnitt sowie mit einem in dem Gehäuse drehbar angeordneten Zahnkranz (1), der ebenfalls mit einem entsprechenden Radialausschnitt versehen ist und Auflaufnocken mit Auflaufkurven trägt, durch welche Klemmbacken mit Greifmessern gegen die Rohre gepreßt werden. Es sind drei Greifmesser vorgesehen, von denen eines (4) beweglich schwenkbar und die beiden übrigen (5,6) starr in einem Klemmbackentröger befestigt sind. Zur Reversierbarkeit der Spannin eine Lösebewegung ist der gelenkige Klemmbacken gegen das in Drehrichtung gesehene benachbarte Greifmesser umsteckbar.The invention describes a device for producing threaded connections between tubular bodies, in particular drill pipe tubes. It consists of a housing with an axial opening and a radial cutout adapted to the outside diameter of the pipes to be screwed together with a toothed ring (1) rotatably arranged in the housing, which is also provided with a corresponding radial cutout and bears cams with run-up curves through which clamping jaws be pressed against the pipes with gripping knives. There are three gripping knives, one (4) of which can be pivoted and the other two (5, 6) are rigidly fastened in a jaw stretcher. For reversibility of the clamping in a releasing movement, the articulated clamping jaws can be repositioned against the neighboring gripping knife seen in the direction of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Axialöffnung und einem dem Außendurchmesser des Rohres angepaßten radialen Ausschnitt sowie mit einem in dem Gehäuse mittels einer Antriebseinrichtung drehbar angeordneten Zahnkranz, der mit einem entsprechenden Radialausschnitt versehen ist und Auflaufnocken mit Auflaufkurven trägt, denen an einem die Anpreßkraft verstärkenden Hebelelement ein gelenkig gelagerter Klemmbacken mit einem Greifmesser zugeordnet ist.The invention relates to a device for producing threaded connections between tubular bodies, consisting of a housing with an axial opening and a radial cutout adapted to the outer diameter of the tube, and with a toothed ring which is rotatably arranged in the housing by means of a drive device and which is provided with a corresponding radial cutout and overrun cams with run-up curves, to which an articulated clamping jaw with a gripping knife is assigned to a lever element which increases the contact pressure.

Bei einer Vorrichtung zum Kontern und Brechen von Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern von Rohr- und Bohrsträngen sowie Bohrwerkzeugen für Tiefbohrungen werden nach der OE-PS 32 34 027 ein drehbares und ein drehfestes Spannfutter, die gemeinsam eine Vorrichtungshauptachse definieren, zur Aufnahme je eines von zwei Rohrkörpern mit einander zugewandten endseitigen Gewindebereichen verwendet, wobei das eine Spannfutter in einem ortsfest an einem Ende eines Vorrichtungsgestells abgestützten Lagerbock gelagert und das andere Spannfutter an einem Stützbock angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist nur stationär und nicht auf einem Bohrturm einsetzbar. Die Vorrichtung ist ferner nicht zum Durchführen des gesamten Verschraubungsvorgangs geeignet, sondern sie dient nur zum Kontern bzw. Brechen der Schraubverbindungen.In a device for countering and breaking threaded connections between pipe bodies of pipe and drill strings as well as drilling tools for deep drilling, according to OE-PS 32 34 027, a rotatable and a non-rotatable chuck, which together define a device main axis, are each to be received one of two tubular bodies with mutually facing end thread areas is used, the one chuck being mounted in a bearing block supported in a fixed manner on one end of a device frame and the other chuck being arranged on a support frame. This device is only stationary and cannot be used on a derrick. Furthermore, the device is not suitable for performing the entire screwing process, but rather only serves to counter or break the screw connections.

Zum Verschrauben von insbesondere Futterrohren für Bohrlöcher ist es nach der DE-PS 27 26 472 bekannt, eine Rohrzange zu verwenden, deren Gehäuse einen dem Außendurchmesser des Rohres angepaßten radialen Ausschnitt aufweist. In dem Gehäuse ist mit Hilfe einer Antriebseinrichtung ein Zahnkranz drehbar angeordnet, der ebenfalls einen entsprechenden Radialausschnitt zeigt und Auflaufnocken mit Auflaufkurven unterschiedlicher Steigungsbereiche trägt. Diese Vorrichtung ist zum Verschrauben von Rohren geeignet, die in eine Tiefbohrung eingelassen werden. Die Rohre haben einen nahezu über ihre gesamte Länge gleichmä- i3igen Durchmesser, was bei der Herstellung von Verschraubungen mit auf die Rohrdurchmesser abgestimmten Greifmessern keine Schwierigkeiten bereitet. Die Verschraubung von Bohrgestängen erfordert jedoch höhere Drehmomente bei geringeren Durchmessern der Rohre des Bohrgestänges. Das Bohrgestänge ist dabei einem erheblichen Verschleiß durch das Gestein unterworfen. Deshalb sind die Rohrdurchmesser innerhalb des Stranges eines Bohrgestänges sehr unterschiedlich. Die Verschraubungsvorrichtung muß deshalb auch bei sehr unterschiedlichen Rohrdurchmessern seine Funktion ausüben können. Die Verwendung einer offenen Zange, wie nach der DE-PS 27 26 472, ist bisher durch die erheblichen, insbesondere zum Kontern und Brechen notwendigen Drehmomente nicht für die Verschraubung von Bohrgestängen geeignet gewesen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, auch zur Verschraubung von Bohrgestänge eine von Hand führbare, offene Zange zur Verwendung auf dem Bohrturm zu schaffen, mit der die notwendigen sehr hohen Drehmomente trotz der leichten Zangenausführung aufgebracht werden können. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus; daß dem beweglich angeordneten Greifmesser bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zwei starre Greifmesser als Gegenhaltemesser angeordnet sind, wobei zur Reversierbarkeit der Spann- in eine Lösebewegung der gelenkige Klemmbacken gegen das in Drehrichtung gesehene benachbarte Greifmesser durch Umstecken austauschbar ist. Vorzugsweise ist das bewegliche Greifmesser konvex ausgebildet, so daß in Verbindung mit den starren Greifmessern jedes Gestängerohr sicher an drei Punkten erfaßt werden kann. Das System der Rohrerfassung an drei Punkten gewährleistet auch die Verarbeitung von Gestängerohren unterschiedlicher Durchmesser.Um bei-einem zu weit abgenutzten Gestängerohr zu verhindern, daß der Auflaufnocken an der Druckrolle des beweglichen Klemmbackens vorbeirutscht, sind gehäusefeste Anschläge für die die Auflaufkurven tragenden Auflaufnocken vorgesehen. Hierfür dienen Anschlagbolzen, die so den Auflaufnocken zugeordnet sind, daß sich jeder Nocken mit seiner rückwärtigen Fläche an einen Anschlagbolzen anlegen kann, sobald die Druckrolle des beweglichen Klemmbackens das oberste Ende einer Auflaufkurve erreicht hat.For screwing in particular casing pipes for boreholes, it is known from DE-PS 27 26 472 to use a pipe wrench whose housing has a radial cutout adapted to the outside diameter of the pipe. A toothed ring is rotatably arranged in the housing with the aid of a drive device, which likewise shows a corresponding radial cutout and bears cams with ramp curves of different pitch ranges. This device is suitable for screwing pipes that are inserted into a deep hole. The tubes have a diameter that is almost uniform over their entire length, which is no problem when producing screw connections with gripping knives that are matched to the tube diameter. The screwing of drill pipes, however, requires higher torques with smaller diameters of the pipes of the drill pipe. The drill pipe is subject to considerable wear from the rock. Therefore the pipe diameters within the string of a drill pipe are very different. The screwing device must therefore be able to perform its function even with very different pipe diameters. The use of open pliers, as in DE-PS 27 26 472, has so far not been suitable for the screwing of drill rods due to the considerable torques, in particular necessary for locking and breaking. The invention is based on the object of creating a hand-guided, open pliers for use on the drilling rig, with which the necessary very high torques can be applied in spite of the light version of the pliers. The solution according to the invention is characterized by this; that the movably arranged gripping knife in a device of the type mentioned two rigid gripping knives are arranged as a counter knife, the reversible clamping action in a release movement of the articulated jaws being interchangeable with the neighboring gripping knife seen in the direction of rotation by repositioning. Preferably, the movable gripping knife is convex, so that in connection with the rigid gripping knives, each drill pipe can be securely gripped at three points. The system of tube detection at three points also ensures the processing of drill pipes of different diameters. For this purpose, stop bolts are used, which are assigned to the overrun cams so that each cam can lay its rear surface against a stop bolt as soon as the pressure roller of the movable clamping jaw has reached the top end of an overrun curve.

Zum Brechen einer Schraubverbindung wird die bewegliche gegen die starre Klemmbacke ausgetauscht. Beide Klemmbacken sowie das dritte Greifmesser werden von einem an sich bekannten sichelförmigen massiven Klemmbackenträger, der mit den Rotorscheiben verbunden ist, getragen. Nach dem Positionstausch des beweglichen Klemmbackens mit dem starren kann die Drehrichtung des Zahnkranzes umgekehrt werden, so daß bei erneutem sicheren Greifen des betreffenden Rohrabschnitts dieser entgegen seiner Verschraubungsrichtung gedreht und seine Verbindung mit dem benachbarten Gestängeabschnitt gebrochen werden kann.To break a screw connection, the movable jaw is exchanged for the rigid jaw. Both jaws as well as the third gripping knife are carried by a sickle-shaped solid jaw carrier known per se, which is connected to the rotor disks. After changing the position of the movable jaw with the rigid one, the direction of rotation of the toothed crane can zes are reversed so that when the pipe section in question is gripped again securely, it can be rotated counter to its screwing direction and its connection with the adjacent rod section can be broken.

Im Gegensatz zu der für das Kontern und Brechen bekannten Vorrichtung nach der DE-PS 32 34 027 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für den eigentlichen Verschraubungsvorgang, für das "Spinnen", geeignet. Mit ein und demselben Gerät können also zusätzlich die Verschraubungsdrehungen bis zum Kontern und in umgekehrter Richtung vom Brechen bis zur vollständigen Lösung durchgeführt werden. Damit ist also ein Gerät gegeben, dessen Eigenschaften, nämlich geringe Masse, offenes System und das Vermögen, nicht nur eine Schraubverbindung zu kontern bzw. zu brechen, sondern auch die gesamte Schraubbewegung durchzuführen, seinen Einsatz auf einem Bohrturm und damit einen erheblichen Zeitgewinn gestatten.In contrast to the device known from DE-PS 32 34 027 for locking and breaking, the device according to the invention is also suitable for the actual screwing process, for "spinning". With one and the same device, the screwing rotations can be carried out in addition to countering and in the opposite direction from breaking to complete loosening. This means that a device is provided whose properties, namely low mass, open system and the ability not only to counter or break a screw connection, but also to carry out the entire screw movement, allow it to be used on a derrick and thus save a considerable amount of time.

Weitere, den Erfindungsgegenstand in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.Further features which advantageously further develop the subject matter of the invention are specified in the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically and explained below.

Es zeigen:

  • Fig. 1 die Draufsicht auf den Rotorkranz und den Backenträger mit zugehörigen Greifmessern bei einer abgenommenen Rotorscheibe,
  • Fig. 2 den Schnitt A-B durch die Figur 1,
  • Fig. 3 den Schnitt C-D durch die Figur 1,
  • Fig. 4 den Backenträger mit Klemmbacken in größerem Maßstab und
  • Fig. 5 den Schnitt E-F durch die Figur 4.
Show it:
  • 1 is a top view of the rotor ring and the jaw carrier with associated gripping knives when the rotor disk is removed,
  • 2 shows the section AB through Figure 1,
  • 3 shows the section CD through Figure 1,
  • Fig. 4 shows the jaw carrier with jaws on a larger scale
  • 5 shows section EF through FIG. 4.

Innerhalb des Rotorkranzes 1 mit der Verzahnung 2 ist ein sichelförmiger Klemmbackenträger 3 angeordnet. Der Backenträger 3 trägt drei Greifmesser 4, 5 und 6, von welchen lediglich das Messer 4 drehbeweglich in einer beweglich gelagerten Klemmbacke 7 angeordnet ist. Die Klemmbacke 7 ist in Form eines einarmigen, die Klemmkraft verstärkenden Hebels ausgebildet. Sie ist mit einem Schwenkbolzen 8 am Backenträger 3 befestigt. Die radiale Einwärtsbewegung der Klemmbacke 7 wird mit Hilfe einer Druckrolle 9 erzielt. Sie läuft bei einer Drehung des Rotorkranzes 1 in Richtung des Pfeiles 10 auf die Auflaufkurve 11 des Auflaufnockens 12 auf. Die Rückstellbewegung wird über eine Rückstellfeder 13 erzielt, die am Bolzen 14 der beweglichen Klemmbacke 7 angreift und mit ihrem entgegengesetzten Ende an einer Rotorscheibe befestigt ist. Zur besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung ist die Darstellung des Gehäuses der Gesamtvorrichtung weggelassen worden.A crescent-shaped jaw support 3 is arranged within the rotor ring 1 with the toothing 2. The jaw carrier 3 carries three gripping knives 4, 5 and 6, of which only the knife 4 is rotatably arranged in a movably mounted clamping jaw 7. The clamping jaw 7 is designed in the form of a one-armed lever which increases the clamping force. It is attached to the jaw support 3 with a pivot pin 8. The radial inward movement of the jaw 7 is achieved with the help of a pressure roller 9. When the rotor ring 1 rotates in the direction of arrow 10, it runs onto the run-up curve 11 of the run-up cam 12. The restoring movement is achieved by means of a restoring spring 13 which engages the bolt 14 of the movable clamping jaw 7 and is fastened with its opposite end to a rotor disk. For a better clarity of the drawing, the illustration of the housing of the overall device has been omitted.

An dem dem beweglichen Greifmesser 4 gegenüberliegenden Ende des sichelförmigen Backenträgers 3 ist das starre Greifmesser 5 angeordnet. Es ist in eine Festbacke 15 eingesetzt, die ihrerseits über einen Bolzen 17 mit den Rotorscheiben 18 und 19 fest verbunden ist. Zum Festbacken 15 gehört ein Rückführanschlag 20, der mit dem starren Backen durch Stifte 21 formschlüssig verbunden ist. Der Rückführanschlag begrenzt bei dem dargestellten Beispiel die Drehung des Rotorkranzes 1 bei einer Drehrichtung, die dem Pfeil 10 entgegengesetzt gerichtet ist. Bei einer solchen Rückdrehung kann sich der Rückführanschlag an die Auflaufkurve 22 des zweiten Auflaufnockens 23 oder nach erfolgtem Umstecken in die Position des beweglichen Klemmbackens, an die Auflaufkurve 11 anlegen und das System Rotorkranz mit Rotorscheiben in Ausgangsstellung zurückdrehen.The rigid gripping knife 5 is arranged on the end of the crescent-shaped jaw support 3 opposite the movable gripping knife 4. It is inserted into a fixed jaw 15, which in turn is firmly connected to the rotor disks 18 and 19 via a bolt 17. A fixed stop 15 includes a return stop 20 which is connected to the rigid jaw by pins 21 in a form-fitting manner. In the example shown, the return stop limits the rotation of the rotor ring 1 in a direction of rotation which is directed in the opposite direction to the arrow 10. With such a reverse rotation, the return stop can contact the up Place the cam 22 of the second cam cam 23 or, after the plug has been plugged into the position of the movable clamping jaw, on the cam curve 11 and turn the rotor ring system with rotor disks back to the starting position.

Die dritte, ebenfalls starre Greifbacke 6 ist in der Mitte des Backenträgers 3 befestigt. Somit ist ein Kraftangriff an drei Punkten eines Bohrgestängerohres gegeben. Durch die bewegliche Lagerung des konvex geformten Greifmessers 4 in dem als einarmiger Hebel ausgebildeten beweglichen Klemmbacken 7 können Bohrgestänge unterschiedlichen Durchmessers mit der genügenden Sicherheit erfaßt, verschraubt und gekontert bzw. eine Schraubverbindung gebrochen werden. In unterbrochener Strichführung sind die Positionen eines 5 7/8 " und eines 6 2 " Bohrgestänges angedeutet. Bei dem gezeigten Beispiel bildet das 5 8 " Rohr die kleinste von der Vorrichtung erfaßbare Größe. Die Druckrolle 9 wird dabei gerade noch von der Auflaufkurve 11 mit ihrem radial inneren Ende erfaßt. Um zu verhindern, daß in einem solchen Fall der Auflaufnocken mit seiner Auflaufkurve an der Druckrolle vorbeirutscht, dienen Anschlagbolzen 24 und, bei entgegengesetztem Drehsinn, 25. Gegen diese Anschlagbolzen.können sich die Auflaufnocken 12 bzw. 23 mit ihren rückwärtigen Enden anlegen. Der Rotorkranz 1 ist zu beiden Seiten von Gleitführungsringen 26 und 27 eingefaßt, mit welchen er in umlaufenden Nuten 28 und 29 der Rotorscheiben 18 und 19 gleiten kann.The third, likewise rigid gripping jaw 6 is fastened in the middle of the jaw carrier 3. This results in a force attack at three points on a drill pipe. Due to the movable mounting of the convex-shaped gripping knife 4 in the movable clamping jaw 7 designed as a one-armed lever, drill rods of different diameters can be gripped, screwed and countered or a screw connection broken with sufficient security. The positions of a 5 7/8 "and a 6 2" drill pipe are indicated in broken lines. In the example shown, the 5 8 "tube forms the smallest size that can be detected by the device. The pressure roller 9 is just being caught by the run-up curve 11 with its radially inner end. In order to prevent the run-up cam with its run-up curve in such a case slipping past the pressure roller serve stop pins 24 and, in the opposite direction of rotation, 25. Against these stop pins the run-up cams 12 and 23 can abut with their rear ends. The rotor ring 1 is bordered on both sides by slide guide rings 26 and 27, with which he can slide in circumferential grooves 28 and 29 of the rotor disks 18 and 19.

Vor Beginn der Verschraubungsvorgänge werden durch eine Drehung des Rotorkranzes die Radialausschnitte von Gehäuse, Rotorscheiben und Rotorkranz in Deckung gebracht. Das aufgehängte Gerät kann dann von Hand an ein Rohr geschwenkt werden, bis die starren Greifmesser 5 und 6 zur Anlage kommen. Die beiden starren Messer sind um 900 gegeneinander versetzt angeordnet und sorgen dadurch für eine Zentrierung der Vorrichtung am Rohr bzw. am Bohrgestänge. Dann wird der Rotorkranz 1 in Richtung des Bewegungspfeiles 10 gedreht. Dadurch läuft die Druckrolle 9 des beweglichen Klemmbackens 10 auf die Auflaufkurve 11 des Auflaufnockens 12 auf und schwenkt das Greifmesser 4 gegen das Bohrgestänge 31. Nach Erreichen des vorgegebenen Klemmwertes, der notwendig ist, um das Konter- bzw. Brechmoment auf eine Schraubverbindung übertragen zu können, beginnt der eigentliche Verschraubungs- bzw. Entschraubungsvorgang.Before the screwing process begins, the radial cutouts of the housing, rotor disks and rotor ring are brought into line by rotating the rotor ring. The suspended device can then be pivoted by hand onto a pipe until the rigid gripping knives 5 and 6 come into contact. The two rigid blades are arranged at 90 0 offset from each other and thereby provide a centering of the device on the pipe or on the drill string. Then the rotor ring 1 is rotated in the direction of the arrow 10. This runs the Pressure roller 9 of the movable clamping jaw 10 on the run-up curve 11 of the run-up cam 12 and swivels the gripping knife 4 against the drill pipe 31. After reaching the predetermined clamping value, which is necessary in order to be able to transmit the counter or breaking torque to a screw connection, the actual screwing or unscrewing process.

Bei einer Draufsicht gemäß Figur 1 zeigt der Bewegungspfeil 10 die Drehrichtung für das Brechen einer Schraubverbindung mit anschließendem Entschraubungsvorgang an. Soll die Vorrichtung dagegen eine Schraubverbindung herstellen, werden zuvor der bewegliche Klemmbacken 7 und der feste Klemmbacken 15 gegeneinander ausgetauscht. Der Bolzen 8b wird somit zum Schwenkbolzen für den Klemmbacken 7, während der bisherige Schwenkbolzen 8a durch den festen Klemmbacken 15 greift. Die Rückstellfedern 13 sorgen jeweils dafür, daß nach entsprechender Rückdrehung des Rotorkranzes der Anpreßdruck des Greifmessers 4 vollständig aufgehoben wird und der Klemmbacken 7 radial nach außen geschwenkt wird.In a plan view according to FIG. 1, the movement arrow 10 shows the direction of rotation for breaking a screw connection with subsequent unscrewing process. In contrast, if the device is to produce a screw connection, the movable clamping jaw 7 and the fixed clamping jaw 15 are exchanged for one another beforehand. The bolt 8b thus becomes the pivot bolt for the jaws 7, while the previous pivot bolt 8a engages through the fixed jaws 15. The return springs 13 each ensure that after a corresponding return rotation of the rotor ring, the contact pressure of the gripping knife 4 is completely removed and the clamping jaws 7 is pivoted radially outwards.

Die Anordnung des konvexen Greifmessers 4 auf der Klemmbacke 7 ist so gewählt, daß über die Lage der Backe eine die Spannkraft verstärkende Wirkung erzielt wird. Die Lage der Druckrolle kompensiert den Spannkraftverlust, den das System erfährt, wenn es beim zulässigen Größtmaß der Bohrgestängeverbindung arbeitet. In diesem Fall wird der Hebelarm zwischen dem Schwenkbolzen 8a und der Druckrolle 9 größer; der wirksame Hebelarm für die Spannkraftverstärkung reduziert sich. Der Kraftangriffspunkt am zu verschraubenden Gestänge liegt zwischen dem Schwerpunkt der Spannbacke und dem Mittelpunkt des gesamten Systems. Dadurch tritt beim Einleiten der Drehbewegung, nachdem das Greifmesser 4 das Bohrgestänge 31 erfaßt hat, eine nach innen gerichtete Anpreßkraft auf, die ein sicheres Fassen des Greifmessers bewirkt. Es entsteht eine Klemmungsverstärkung. Durch den Steigungswinkel von 30°-60°, vorzugsweise 45°, der Auflaufkurven wird eine nahezu tangential gerichtete Belastung des Rotorkranzes erreicht und damit eine Aufweitung seiner Enden im Bereich des Radialausschnitts verhindert.The arrangement of the convex gripping knife 4 on the jaw 7 is selected so that the clamping force is increased by the position of the jaw. The position of the pressure roller compensates for the loss of tension force that the system experiences when it works at the maximum allowable dimension of the drill pipe connection. In this case, the lever arm between the pivot pin 8a and the pressure roller 9 becomes larger; the effective lever arm for increasing the clamping force is reduced. The force application point on the linkage to be screwed lies between the center of gravity of the clamping jaw and the center of the entire system. This occurs when initiating the rotary movement after the gripping knife 4 has gripped the drill pipe 31, an inward ge straightened contact force, which ensures a secure gripping of the gripping knife. A clamping reinforcement is created. Due to the pitch angle of 30 ° -60 °, preferably 45 °, of the run-up curves, an almost tangentially directed load on the rotor ring is achieved and thus an expansion of its ends in the region of the radial cutout is prevented.

Das erfindungsgemäße Gerät kann infolge seiner geringen Masse von Hand geführt werden und ist dennoch in der Lage, höchste Drehmomente aufzubringen, die für das Kontern bzw. Brechen der Schraubverbindungen von Bohrgestängen notwendig sind. Das Verhältnis der maximalen Drehmomente zum Gewicht der Vorrichtung ist wesentlich größer als bei den bisher bekannten Ausführungen. Die Dreipunktklemmung, insbesondere in Verbindung mit der Anordnung der starren Greifmesser mit einem Winkel von 90 zueinander führt zu einer optimalen Einspannung mit geringstem Zeitverlust. Zeitverluste beim Bohrbetrieb sind jedoch wegen der damit verbundenen hohen Kosten weitgehendst zu vermeiden.Due to its low mass, the device according to the invention can be guided by hand and is nevertheless able to apply the highest torques which are necessary for countering or breaking the screw connections of drill rods. The ratio of the maximum torques to the weight of the device is much larger than in the previously known designs. The three-point clamping, in particular in connection with the arrangement of the rigid gripping knives at an angle of 90 to one another, leads to an optimal clamping with minimal loss of time. However, time losses during drilling operations should be avoided as much as possible due to the high costs involved.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Gewindeverbindungen zwischen Rohrkörpern, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Axialöffnung und einem dem Außendurchmesser des Rohres angepaßten radialen Ausschnitt sowie mit einem in dem Gehäuse mittels einer Antriebseinrichtung drehbar angeordneten Zahnkranz, der mit einem entsprechenden Radialausschnitt versehen ist und Auflaufnocken mit Auflaufkurven trägt, denen an einem die Anpreßkraft verstärkenden Hebelelement ein gelenkig gelagerter Klemmbacken mit einem Greifmesser zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem beweglich angeordneten Greifmesser (4) zwei starre Greifmesser (5, 6) als Gegenhaltemesser zugeordnet sind, wobei zur Reversierbarkeit der Spann- in eine Lösebewegung der gelenkige Klemmbacken 7 gegen das in Drehrichtung gesehen benachbarte Greifmesser (5) umsteckbar ist.1.Device for producing threaded connections between tubular bodies, consisting of a housing with an axial opening and a radial cutout adapted to the outer diameter of the tube, and with a toothed ring which is rotatably arranged in the housing by means of a drive device and which is provided with a corresponding radial cutout and cams with A carries uflaufkurven, which is assigned to a the pressing force amplifying lever member is a simply supported jaw with a gripping blade, characterized in that the movably arranged gripping blade (4) two rigid gripping blades (5, 6) are associated egenhaltemesser than G, wherein for the reversibility of the clamping - In a release movement of the articulated jaws 7 against the neighboring gripping knife (5) seen in the direction of rotation can be plugged. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Greifmesser (5, 6) um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the rigid gripping knives (5, 6) are arranged offset by 90 ° to one another. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Greifmesser (4) konvex ausgebildet ist.3. Device according to claims 1 and / or 2, characterized in that the movable gripping knife (4) is convex. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Auflaufnocken (12, 23) ein gehäusefester Anschlagbolzen (24, 25) zugeordnet ist.4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that each stop cam (12, 23) is assigned a housing-fixed stop pin (24, 25). 5. Vorrichtung nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Auflaufkurven (11, 22) gegenüberliegenden Enden der Auflaufnocken (12, 23) als Anschlagflächen für die Anschlagbolzen dienen.5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the opposite ends of the run-up cams (12, 23) serve as stop faces for the stop bolts. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (1) beidseitig mit Gleitführungsringen (26, 27) versehen ist, welche in massive Rotorscheiben (18, 19) greifen.6. The device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the ring gear (1) is provided on both sides with slide guide rings (26, 27) which engage in solid rotor disks (18, 19). 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das starre, umsteckbare Greifmesser (5) in einem lösbar mit den Rotorscheiben (18, 19) verbundenen Festbacken (15) angeordnet ist.7. The device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the rigid, reversible gripping knife (5) is arranged in a releasably connected to the rotor disks (18, 19) fixed jaws (15). 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Klemmbacken (7) als einarmiger, kraftverstärkender Hebel mit einer von der Auflaufkurve betätigbaren Druckrolle (9) ausgebildet ist.8. The device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the movable clamping jaws (7) is designed as a one-armed, force-boosting lever with a pressure roller (9) which can be actuated by the run-up curve. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifmesser und Klemmbacken an einem massiven sichelförmigen Backenträger (3) befestigt sind.9. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the gripping knives and clamping jaws are attached to a solid sickle-shaped jaw carrier (3). 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Klemmbacken (7) ständig mit der radial auswärts weisenden Kraft einer Rückstellfeder (13) beaufschlagt ist.10. The device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the movable jaws (7) is constantly acted upon by the radially outwardly pointing force of a return spring (13). 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Festbacken (15) mit einem der Auflaufkurve (22) zugeordneten Rückführanschlag11. The device according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the fixed jaw (15) with one of the run-up curve (22) associated return stop (20) ausgerüstet ist.(20) is equipped. 12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel der Auflaufkurven 30° - 60° betragen.12. The device according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the pitch angle of the run-up curves are 30 ° - 60 °.
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