NO141815B - Rotasjons-drivanordning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en rotasjonsdrivanordning og særlig, men ikke utelukkende en slik anordning som egner seg for anvendelse som en foringsrør-tang ved boreoperasjoner.

Den nevnte foringsrør-tang kan benyttes i boreindustrien til å skru sammen seksjoner av foringsrøret som er anbragt i et borehull etter boringen og deretter festet på plass. En kjent innretning av denne art anvender fortannede elementer til å gripe foringsrøret og en hydraulisk motor dreier de fortannede elementer, men en slik tang er uhensiktsmessig å anvende.

Selv om oppfinnelsen i prinsippet befatter seg med en foringsrør-tang som nevnt, kan oppfinnelsen også anvendes for» andre rotasjonsdrivanordninger for dreining av og påføring av et dreiemoment på et sylindrisk element. Oppfinnelsen kan f.eks. anvendes på en bor-roterer for bruk til å forbinde og frakople seksjoner av borerør i et borehull. En kjent bor-roterer som benyt-ter en drivanordning med pneumatisk motor og kjede, inkluderer organer for å spenne en bukt i et endeløst kjede omkring borerøret og en pneumatisk motor for drift av kjedet. Det dreiemoment som kan oppnås, er begrenset og justeringen av rotereren for tilpas-ning til forskjellige dimensjoner av rør er uhensiktsmessig.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en for-bedret konstruksjon av en rotasjonsdrivanordning som, mens den er enkel å koble inn på og fjerne fra et sylindrisk element, såsom en borehullforing eller et borerør, ikke desto mindre kan utøve et forholdsvis stort dreiemoment på det sylindriske element.

Foreliggende oppfinnelse angår således en rotasjonsdrivanordning til å påføre et foringsrør for en brønn eller et lignende sylindrisk element et dreiemoment, omfattende en hoveddelkonstruksjon som inkluderer en fordypning til opptak av det sylindriske element, et drivhjul lagret i hoveddelen og motordrivorganer på den nevnte hoveddel for rotasjon av drivhjulet, et antall frittløpende hjul lagret i hoveddelen, en endeløs kjede ført omkring drivhjulet og omkring de frittløpende hjul og tilpasset for å danne en innadgående bukt i den nevnte fordypning, idet den endeløse kjede har ledd, hvis periferi er profilert for inngrep med den profilerte overflate av drivhjulet, og idet hoveddelen inkluderer minst én kjeve som bærer minst ett av de frittløpende hjul og befinner seg nær den nevnte fordypning, idet kjeven er svingbar mellom en åpen stilling, hvori fordypningen er åpen for innføring og uttak av nevnte sylindriske element fra den omtalte bukt, og en lukket stilling , hvori bukten griper omkring det sylindriske element, og en innretning til å fastholde kjeven eller kjevene i den lukkede stilling, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved organer for forskyvning av minst ett annet av de frittløpende hjul fjernt fra kjeven eller kjevene for justering av størrelsen av den nevnte bukt og for stramming av kjeden, og ved organer som understøtter bukten av den ende-løse kjede i inngrep omkring det sylindriske element.

Organene for forskyvning av minst ett annet av de fritt-løpende hjul kan være hydraulisk stempel-sylinder-innretning og fortrinnsvis inkluderer disse organer to uavhengig styrbare for-skyvningsorganer for forskyvning henholdsvis av det ene eller annet av de frittløpende hjul som er i kontakt med kjeden på de respektive sider av drivhjulet.

Anordningen er fortrinnsvis slik innrettet at den ende-løse kjede får kontakt med ikke mindre enn 180° av omkretsen av det sylindriske element og av drivhjulets omkrets.

Driften skyldes friksjonskontakten mellom den profilerte ytre overflate av drivhjulet og den tilsvarende profilerte ytre omkrets av kjedens ledd. Denne friksjonskontakt øker med det dreiemoment som skal påføres det sylindriske element i avhengighet av spenningen påført kjeden. Hvis spenningen utløses, vil kjeden slure på drivhjulet. Den optimale spenning er den som akkurat til-later at det korrekte dreiemoment overføres til det sylindriske element uten at kjeden slurer på drivhjulets profilerte overflate.

Organer kan være inkludert for å understøtte bukten av den endeløse kjede som har inngrep omkring det sylindriske element og i en foretrukket utførelse omfatter disse støtteorganer en med flens forsynt rulle som er lagret på en arm svingbart festet på hoveddelkonstruksjonen og belastet for å påvirke rullen mot omkretsen av det sylindriske element på en slik måte at bukten av den endeløse kjede understøttes på rullens flens.

En utførelse av foreliggende oppfinnelse og noen modi-fikasjoner av samme skal i det følgende beskrives som rene eksem-pler under henvisning til tegningene, idet fig. 1 er et planriss av oppfinnelsen og fig. 2 et sideriss av samme, fig. 3 er et ende-riss av oppfinnelsen, fig. 4 er et perspektivriss i større målestokk av et modifisert drivhjul for anvendelse i oppfinnelsen,

fig. 5 er et delvis sideriss i større målestokk av en modifisert kjede som kan anvendes i den på fig. 1 viste utførelse av oppfinnelsen, og viser profilerte leddelementer, fig. 6 er et sideriss som viser et av leddene i kjeden på fig. 5 i inngrep med drivhjulet på fig. 4, fig. 7 er et planriss av en modifisert utførelse av oppfinnelsen inklusive organer for å understøtte bukten i inngrep omkring det sylindriske element og fig. 8 er et sideriss i større målestokk av et støtteorgan for kjeden som vist på fig. 7.

Ved betraktning av fig. 1-3 vil det fremgå at oppfinnelsen i utførelse som en foringsrør-tang omfatter en hydraulisk motor 10 styrt ved hjelp av en styreventil 12 og at denne driver et kjedehjul 14 over en tannhjulsoverføring eller gearkasse 16. Det drivende kjedehjul 14 er montert i en kapsling 18 som skaffer en ramme som bærer gearkassen og motoren og likeledes inneholder de frittløpende ruller 20, 22, 24 og 26. Rullene 20 og 22 er montert på motsatte sider av en fordypning 28 i kapslingen 18. Kjever 30 og 32 er montert på kapslingen 18 for svingebevegelse om de samme akser som rullene 20 respektive 22. Kjevene 30 og 32 bærer ytterligere frittløpende ruller 34 respektive 36 og er svingbare mellom åpne stillinger, hvori en seksjon av et foringsrør, såsom 38, kan føres inn i fordypningen 28 mellom de adskilte ruller 34 og 36, og lukkede stillinger som vist på tegningene, hvori rullene 34 og 36 er bragt tett inntil hverandre, idet en fortrinnsvis automatisk låseinnretning 40 er anordnet for å fastholde kjevene 30 og 32 i den lukkede stilling.

Styreruller kan være anordnet på hoveddelkonstruksjonen og/eller på kjevene for kontakt med foringsrøret og derved redu-sere vibrasjoner. Disse styreruller kan være dannet av en aksialt

fortykket øvre og nedre flens i likhet med flensen 66 på fig. 4.

De frittløpende ruller som bæres av kjevene, kan hver ha tilsvarende profil på den måte som er vist på fig. 4.

Hvis ønsket kan hydrauliske sylinderinnretninger (se

fig. 7) være anordnet i stedet for eller i tillegg til låseinnret-ningen 40 for å åpne og lukke kjevene 30 og 32, eller de kan åpnes ved hjelp av hydrauliske organer som virker mot returfjærer.

Rullene 24 og 26 er montert ved den motsatte ende av for-ingsrør-tangen i forhold til fordypningen 28 og på motsatte sider av det drivende kjedehjul 14 og en endeløs sløyfe av en kjede 42

er ført omkring de frittliggende ruller 20, 22, 24, 26, 34 og 36 med en innadgående bukt 44 mellom rullene 34 og 36 som strekker seg inn i fordypningen 28 for å motta og omslutte foringsrøret 38 og med en ytterligere innadgående bukt 46 mellom rullene 24 og 26 ført omkring det drivende kjedehjul 14.

Rullene 24 og 26 er festet på aksler som er ført i slis-ser, såsom 25 og 27 (se fig. 1), idet akslene er montert på stem-pler i respektive hydrauliske sylindere 48 og 50 som fortrinns-

vis befinner seg inne i kapslingen 18 og som er uavhengig styrbare ved hjelp av styreventiler (ikke vist) for å forskyve rullene 24 og 26 i kapslingen 18 hovedsakelig mot og bort fra de frittløpende ruller 20 respektive 22 for å forlenge eller avkorte bukten 44. Således kan størrelsen av bukten 44 innstilles for å tilpasses foringens diameter til maksimalt hovedsakelig lik diameteren av fordypningen 28 eller minimalt tilnærmet en tredjedel av denne som an-tydet ved 52 (f.eks. mellom 20" og 7").

For å påføre et dreiemoment på en foring når anordningen er i bruk løftes tangen ved hjelp av en opphengning 54 festet til kapslingen 18, kjevene 30 og 32 åpnes og bukten 44 påføres rundt foringen 38 (idet disse på forhånd er innstilt på en tilstrekkelig stor dimensjon ved styring av sylindrene 4 8 og 50) og kjevene 30

og 32 lukkes deretter og låses i lukket tilstand ved hjelp av låse-innretningen 40. Deretter kobles en motstøtte til ører 56 festet til kapslingen nær rullene 24 og 26 for å gi fprings-tangen et mot-hold. Hvis foringen 38 skal dreies med urviserne (som vist på

fig. 1) forlenges stempelstangen for sylinderen 50 for å ta opp slakk i kjeden og låses deretter i stilling ved å stenge dens

styreventiler. Deretter påføres trykk på sylinderen 48 for å stramme kjeden 42 og den hydrauliske motor 10 startes. Ved mot-satt dreieretning går man frem på omvendt måte, idet "sylinderen 48 først får trykk for å stramme kjeden 42 og låses i stilling før kjeden strammes ved å påføre trykk på sylinderen 50. Denne ar-beidsmåte sikrer at sylinderen 48 eller 50 som frembringer strekk fra det drivende kjedehjul 14 på kjeden 42 er låst i stilling mens den annen sylinder er i den forholdsvis slakke returdel av kjeden og derved reduserer trykkbehovet for den hydrauliske tilførsel til sylindrene 4 8 og 50.

Det har vist seg at tilstrekkelig grep kan oppnås på foringen 38 ved at kjeden 42 har direkte inngrep med foringen og det vil være klart at tangen er ytterst enkel å montere og drive.

Med henvisning til fig. 4. 5 og 6 vil det sees at overflaten av det modifiserte drivhjul 58 som har inngrep med kjeden 60, på fig. 4 er vist med et antall avkortet kjegleformede frem-spring 62 utformet for inngrep med tilsvarende profilerte ledd 64 på kjeden 60 som vist på fig. 5. Kjedeholderplater 66 er anordnet ved hver ende av drivrullen for å bære kjeden i korrekt posisjon.

Driften fra drivhjulet 58 overføres til kjeden 60 ved å øke strammingen av kjeden ved hjelp av sylindrene 48 og 50 (se fig. 1-3) inntil friksjonskontakten mellom fremspringene 62 og de profilerte ledd 64 når eller overstiger den verdi av dreie-momentet som skal påføres foringen som er ført inn i bukten 44. Hvis kjeden 60 ikke er strammet til korrekt verdi, vil kjeden slure omkring og over den profilerte overflate av drivhjulet 58.

Den optimale spenning for kjeden er den som akkurat vil tillate overføring av det korrekte dreiemoment til foringen som er ført inn i bukten 44 uten at kjeden slurer eller glir på drivhjulet 58.

Det er foretrukket at kjeden 60 har minst 180° vinkel-kontakt med både drivhjulet 58 og foringen som er innført i bukten 44.

Med henvisning til fig. 6 kan profilet av leddene 64 og fremspringene 62 på drivhjulet 58 beregnes som følger:

Hvis R er radien for fordypningene og H er dybden av fordypningene og A og B er kjedeleddenes dimensjoner som vist, er

(minus eventuell klaring).

Delesirkeldiameteren for drivhjulet 58 er helt og hold-ent avhengig av det rom som er disponibelt for drivhjulet i drivanordningen. Imidlertid skål kjeden fortrinnsvis ha minst 180° omslutning og delesirkelens omkrets må være delelig med et helt tall av kjededeler.

Ved å benytte en drivanordning som beskrevet under henvisning til fig. 4-6 oppnås visse fordeler. F.eks. da der ikke er noen kontakt mellom en utformet kjedetann og et innvendig ledd i en kjederulle på samme måte som ved konvensjonelle drivanord-ninger med kjede og kjedehjul, er der ingen nødvendighet for at kjeden skal inkludere ruller mellom kjedens sideplater på samme måte som i konvensjonelle enkle, duplex eller triplex kjeder. Der-for kan bredden av kjeden reduseres og større belastninger kan overføres med smalere kjeder.

En annen viktig fordel er at med konvensjonelle kjededriv-anordninger vil hver ny bredde av kjeden kreve et annet kjedehjul, f.eks. enkelt, duplex, triplex osv., mens med drivanordningen vist på fig. 4 - 6, kan en hvilken som helst bredde på kjeden tilpasses på én eneste type drivhjul forutsatt at kjedens deling er kon-stant.

På fig. 7 og 8 er vist en modifisert utførelse av en for-ingsrør-tang som har et par holdere 68 som hver består av en med flens forsynt rulle 70 lagret ved den frie ende av en svingbar arm 72 som er svingbart festet ved sin annen ende i kapslingen 18 for bevegelse om en aksel 74. Hver arm 72 er fjærpåvirket ved hjelp av en skruefjær 72a i en retning for å holde de respektive flense-ruller 70 i inngrep med omkretsen av sin flens med overflaten av foringen 38, hvorved kjeden 42 hviler mot og understøttes av flensen, slik at bukten 44 hindres i å falle nedover foringen 38.

En innretning 76 med hydraulisk stempel og sylinder har sin sylinderende 78 tilkoblet kapslingen ved 80 og sitt stempel 82 tilkoblet kjeven 32 ved 84 for åpning og/eller lukking av kjeven. Et lignende arrangement (ikke vist) er anordnet for kjeven 30. Disse organer er utelatt på fig. 1-3 for oversiktens skyld, men ville også være anvendt i den der viste utførelse av opp f inneIsen.

Claims (4)

1. Rotasjonsdrivanordning til å påføre et foringsrør (38) for en brønn eller et lignende sylindrisk element et dreiemoment, omfattende en hoveddelkonstruksjon (18) som inkluderer en fordypning (28) til opptak av det sylindriske element (38), et drivhjul lagret i hoveddelen og motordrivorganer (10) på den nevnte hoveddel for rotasjon av drivhjulet (14), et antall frittløpende hjul (20, 22, 24, 26) lagret i hoveddelen (18), en endeløs kjede (42) ført omkring drivhjulet (14) og omkring de frittløpende hjul og tilpasset for å danne en innadgående bukt (44) i den nevnte fordypning (28), idet den endeløse kjede har ledd, hvis periferi er profilert for inngrep med den profilerte overflate av drivhjulet, og idet hoveddelen (18) inkluderer minst én kjeve (30, 32) som bærer minst ett av de frittløpende hjul (34, 36) og befinner seg nær den nevnte fordypning (28), idet kjeven er svingbar mellom en åpen stilling, hvori fordypningen er åpen for innføring og uttak av nevnte sylindriske element fra den omtalte bukt (44) , og en lukket stilling, hvori bukten griper omkring det sylindriske element (38), og en innretning (40) til å fastholde kjeven eller kjevene i den lukkede stilling, karakterisert ved organer (48, 50) for forskyvning av minst ett annet (24, 26) av de fritt-løpende hjul fjernt fra kjeven eller kjevene for justering av størrelsen av den nevnte bukt (44) og for stramming av kjeden (42,), og ved organer (70) som understøtter bukten av den endeløse kjede i inngrep omkring det sylindriske element (38).

2. Drivanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at organene for forskyvning av minst ett annet av de fritt-løpende hjul er en hydraulisk stempel-sylinder-innretning (48, 50).

3. Drivanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at organene (48, 50) for forskyvning av de fritt-løpende hjul (24, 26) inkluderer to uavhengig styrbare forskyv-ningsorganer for forskyvning av respektive det ene eller det annet av de frittløpende hjul i kontakt med kjeden på de respektive sider av drivhjulet.

4. Drivanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de understøttende organer omfatter en med flenser forsynt rulle (70) som er lagret på en svingbar arm i hoveddelen (18) og belastet for påvirkning av rullen (70) mot omkretsen av det sylindriske element (38) på en slik måte at bukten (44) av den endeløse kjede understøttes mot flensen av rullen.