NO151254B

NO151254B - PIPE RANGE, SPECIFICALLY FOR TURNING DRILLING LINES

Info

Publication number: NO151254B
Application number: NO781939A
Authority: NO
Inventors: Joerg Schulze-Beckinghausen
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 1977-06-11
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1984-11-26
Also published as: NO151254C; NL7806271A; IN149488B; NL189872C; BR7803715A; CA1085377A; AU3703278A; NL189872B; GR64993B; NO781939L; AU522416B2

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en rørtang, spesielt The present invention relates to a pipe wrench, in particular

til vridning av foringsrør for borehull, bestående av et hus med en aksial åpning og et radialt utsnitt som er tilpasset ytterdiameteren av røret, og en i huset anordnet tannkrans som er dreibar ved hjelp av en drivinnretning, og som har et tilsvarende radialt utsnitt og bærer styrekammer som oppviser en styrekurve med ulike stigningsområder og samvirker med klembakker som er svingbart opplagret på holdeelementer. for twisting casing pipe for boreholes, consisting of a housing with an axial opening and a radial section which is adapted to the outer diameter of the pipe, and a toothed ring arranged in the housing which is rotatable by means of a drive device, and which has a corresponding radial section and carries control chamber which exhibits a control curve with different pitch ranges and cooperates with clamping jaws which are pivotably stored on holding elements.

Ved anvendelse av rørtenger av den nevnte art kreves der store klemkrefter for å kunne skru rør sammen, resp. fra hinannen. Kreftene oppnås ved hjelp av meget flate eller slake kurver på styrekammene, som omformer tangensialkrefter fra drivinnretningen til en strammekraft. Størrelsen av kreftene fører til for tangen meget ugunstige, tilnærmede radiale krefter som kan føre til en ut-videlse av tangen og dessuten til en betydelig inntrykning av bitetenner på klembakkene i rørmaterialet, slik at klembakkene ikke lenger kan løsnes fra rørveggen etter at strammekreftene er opphevd ved dreining av tannkransen i motsatt retning. Etter sammenskru-ingsoperasjonen fører en dreining av tannkransen i motsatt retning til at røret tas med i denne retning slik at sammenskruingen igjen løsner. Løsning av klembakketennene fra røret etter en utskruingsoperasjon er tildels enda vanskeligere. Trykket fra klembakkene på rørveggen økes inntil utskruingsoperasjonen er begynt. Etter fullstendig utskruing av røret fra sitt tilkoblingsstykke er det meget vanskelig og tildels umulig å løsne klembakkene fra.det utskrudde rørparti ved å dreie tannkransen i motsatt retning, da der ikke foreligger noe mothold. Forsøk med steile styrekurver ga for små strammekrefter. I praksis har man hjulpet seg med en utskruingsoperasjon hvor utskruingen foregår i to trinn. Først ble utskruingen innledet for deretter straks å avbrytes, hvoretter tangen strammes påny for å utføre resten av utskruingsoperasjonen med mindre klemmekrefter. Inntrengningen av tangens tenner i rørmaterialet er vanskeligere jo flatere styrekurvene på tannkransen er, da denne under stramning av tangen samtidig tilbakelegger en betydelig strekning i omkretsretningen, noe som fører til en tangensialt rettet innskjæring i rørmaterialet. Videre fører utvidelsen av de store krefter fra de flate styrekurver til en elastisk deformasjon av de deler som står i inngrep med hinannen, nærmere bestemt føringsrullene på klembakkene og kurve-banene. Den elastiske deformasjon bidrar spesielt til at en løsning av klemmetennene er usedvanlig vanskelig når en arbeidsoperasjon er avsluttet. When using pipe pliers of the type mentioned, large clamping forces are required to be able to screw pipes together, resp. from each other. The forces are achieved by means of very flat or gentle curves on the guide cams, which transform tangential forces from the drive device into a tightening force. The magnitude of the forces leads to very unfavorable, approximate radial forces for the pliers which can lead to an expansion of the pliers and also to a significant indentation of the biting teeth on the clamping jaws in the pipe material, so that the clamping jaws can no longer be detached from the pipe wall after the tightening forces have been lifted by turning the tooth ring in the opposite direction. After the screwing operation, turning the tooth ring in the opposite direction causes the pipe to be taken in this direction so that the screwing again loosens. Loosening the clamping jaws from the pipe after a unscrewing operation is sometimes even more difficult. The pressure from the clamping jaws on the pipe wall is increased until the unscrewing operation has begun. After the pipe has been completely unscrewed from its connection piece, it is very difficult and sometimes impossible to loosen the clamping jaws from the unscrewed pipe section by turning the toothed ring in the opposite direction, as there is no resistance. Attempts with steep steering curves gave too little tensioning forces. In practice, they have helped themselves with a unscrewing operation where the unscrewing takes place in two stages. First, the unscrewing was initiated and then immediately interrupted, after which the pliers are tightened again to carry out the rest of the unscrewing operation with less clamping force. The penetration of the pliers' teeth into the pipe material is more difficult the flatter the guide curves on the tooth ring, as this, during tightening of the pliers, simultaneously covers a considerable distance in the circumferential direction, which leads to a tangentially directed incision in the pipe material. Furthermore, the expansion of the large forces from the flat guide curves leads to an elastic deformation of the parts that are in engagement with each other, more specifically the guide rollers on the clamping trays and curve paths. The elastic deformation contributes in particular to the fact that a release of the clamping teeth is exceptionally difficult when a work operation has ended.

Fra DE-A 22 31 287 er der kjent en vektstang som er dreibart festet på klembakkebæreren og i sin tur dreibart bærer klembakken. Videre er der kjent styrekurver med ulike stigningsområder, se f.eks. DE-B 23 62 106 og US-A 3 380 323. Det er imidlertid ikke mulig bare med de kjente utførelser å avhjelpe de innledningsvis nevnte ulemper. From DE-A 22 31 287 there is known a weight rod which is rotatably attached to the clamping jaw carrier and in turn rotatably supports the clamping jaw. Furthermore, control curves with different slope ranges are known, see e.g. DE-B 23 62 106 and US-A 3 380 323. However, it is not possible only with the known designs to remedy the disadvantages mentioned at the outset.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave å utforme en rørtang av den innledningsvis nevnte art på en slik måte at dens klembakker uten vanskeligheter kan løsnes fra rørene såvel etter en utskruingsoperasjon som etter en sammenskruingsoperasjon. Spesielt skal de krefter som opptrer mellom styrekammene og de føringsruller som ruller på disses kurvebaner, holdes så lave at materialet ikke blir belastet til elastisk deformasjon. The basis of the invention is therefore the task of designing a pipe clamp of the type mentioned at the outset in such a way that its clamping jaws can be detached from the pipes without difficulty both after a unscrewing operation and after a screwing operation. In particular, the forces that occur between the guide cams and the guide rollers that roll on their curved paths must be kept so low that the material is not stressed to elastic deformation.

Tangen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at styrekurven på hver sidekam' består av en slak sentreringskurve og en vesentlig brattere strammekurve, og at der mellom klembakkene og disses holdeelementer er satt inn vektstangelementer som forsterker presskraften. Ved en rørtang med to overfor hinannen liggende klembakker kan styrekammene være anordnet symmetrisk på begge sider av tannkransens radiale utsnitt og stå slik i inngrep med føringsruller på vektstangelementene at førings-rullen for den ene klembakkes vektstang befinner seg på sentreringskurven på den ene styrekam og føringsrullen for den andre vektstang befinner seg på strammekurven på den andre styrekam i klembakkenes gripestilling. The pliers according to the invention are characterized in that the control curve on each side cam consists of a slack centering curve and a significantly steeper tightening curve, and that between the clamping jaws and their holding elements, weight bar elements are inserted which increase the pressing force. In the case of a pipe tong with two clamping jaws lying opposite each other, the guide cams can be arranged symmetrically on both sides of the radial section of the ring gear and engage in such a way with guide rollers on the lever elements that the guide roller for the weight rod of one clamping jaw is located on the centering curve of one guide cam and the guide roller for the other weight rod is located on the tension curve on the second control cam in the grip position of the clamping jaws.

Sentreringskurven er hensiktsmessig oppdelt i et slakt stigende sentreringsparti og et sirkelformet holdeparti. Til forenkling av konstruksjonen er holdeelementene utformet som enarmede vektstenger. De er svingbart festet til de ytre ender av en hovedsakelig halvmåneformet klembakkebærer og er ved sine andre frie ender utstyrt med føringsruller som samvirker med sentrerings- og strammekurvene, idet klembakkenes svingbare befestigelse på vektstengene ligger mellom dreiepunktene for føringsrullene og svingepunktene for vektstengenes opplagring på klembakkebæreren. The centering curve is suitably divided into a gently rising centering part and a circular holding part. To simplify the construction, the holding elements are designed as one-armed barbells. They are pivotally attached to the outer ends of a mainly half-moon-shaped clamping jaw carrier and are equipped at their other free ends with guide rollers that cooperate with the centering and tensioning curves, the clamping jaws' pivotable attachment to the weight bars being located between the pivot points for the guide rollers and the pivot points for the weight bars' storage on the clamping jaw carrier.

Det har overraskende vist seg at brattere styrekurver som muliggjøres ved anvendelse av kraftforsterkende vektarmer og utøvelse av klemkraften på bare én klembakke om gangen, muliggjør en løsning av tangen fra røret uten vanskeligheter selv ved manglende motholdsmoment. Som følge av de anvendte steilere strammekurver kan der ikke opptre noen elastisk deformasjon av kammene og styrerullene. Dessuten tilbakelegger klembakkenes tenner en meget liten omkretsvei på røret slik at rørmaterialet bare deformeres lite. De nødvendige klemkrefter fører ikke til noen rørdeformasjon. It has surprisingly been found that steeper control curves made possible by the use of force-amplifying weight arms and the application of the clamping force on only one clamping jaw at a time, enable a release of the tongs from the pipe without difficulty even in the absence of counter-holding torque. As a result of the steeper tensioning curves used, no elastic deformation of the cams and guide rollers can occur. In addition, the teeth of the clamping jaws cover a very small circumferential path on the pipe so that the pipe material is only slightly deformed. The necessary clamping forces do not lead to any pipe deformation.

En ytterligere vesentlig fordel ligger i at de bratte strammekurver hindrer at der oppstår en betydelig radial kraft som kan føre til en oppbøyning av tangen. En betydelig del av drivkraften strekker seg fortsatt i tangensialretningen slik at tannkransen er beskyttet mot en oppbøyning. Den egentlige klemkraft opptas av bæreren, som direkte fastholder klembakkene og holdes borte fra tannkransen. A further significant advantage lies in the fact that the steep tensioning curves prevent a significant radial force from occurring which could lead to a bending of the pliers. A significant part of the driving force still extends in the tangential direction so that the ring gear is protected against bending. The actual clamping force is taken up by the carrier, which directly holds the clamping jaws and is kept away from the tooth rim.

Ved hittil vanlige tenger som trekkes ut i radialretningen, er innføringen og avtagningen vanskelig og tidskrevende. Tangen må trekkes mot røret inntil bakkene har grepet røret på en sen-trerende måte. Som følge av utformningen av en kort sentreringskurve som deretter går over i en holdekurve, blir klembakkene bragt i sin sentreringsstilling etter en knapp dreining av tannkransen. Det betyr at tangen automatisk holder seg fast på røret, dog uten å stå i medbringende berøring med dette. Røret er altså i en viss utstrekning fortsatt fritt bevegelig i tangen. Muligheten for at tangen skal springe av fra røret etter fast-skruingen, er ikke lenger til stede, da tangen ved løsning av klembakkene først forblir i sentreringsstillingen, noe som betyr at tangen fastholder røret i denne stilling, mens bare berøringen mellom bakketennene og røret oppheves. Ved at styrekammene er anordnet symmetrisk overfor hinannen og står slik i inngrep med føringsrullene på vektstangelementene at føringsrullen for den ene vektstang ruller langs sentreringskurven, mens føringsrullen for den overforliggende vektstang tvangsmessig ruller langs strammekurven, oppnås det at omkretskraften ved strammeoperasjonen omdannes i en strammekraft via bare én vektstang. Reaksjons-kraften utøves som en støtte- eller motholdskraft ved hjelp av den overforliggende klembakke og den tilhørende strammevektstang. På denne måte kan der anvendes en optimal, dvs. en steilest mulig strammekurve, noe som fører'til en ønsket, mest mulig radialt rettet klemmekraft på klembakkene. Klembakkene kan lett løsnes fra røret ved endring av tangens vridningsretning uten at der ut-øves noe motholdsmoment. In the case of conventional forceps which are pulled out in the radial direction, the insertion and removal is difficult and time-consuming. The pliers must be pulled against the pipe until the jaws have gripped the pipe in a centrating manner. As a result of the design of a short centering curve which then transitions into a holding curve, the clamping jaws are brought into their centering position after a short turn of the tooth ring. This means that the pliers automatically stay firmly on the pipe, but without coming into contact with it. The tube is therefore still freely movable in the clamp to a certain extent. The possibility of the tongs springing off the pipe after screwing in is no longer present, as the tongs, when loosening the clamping jaws, first remain in the centering position, which means that the tongs hold the pipe in this position, while only the contact between the jaw teeth and the pipe is removed . By the fact that the control cams are arranged symmetrically opposite each other and engage with the guide rollers on the barbell elements in such a way that the guide roller for one barbell rolls along the centering curve, while the guide roller for the overlying barbell forcibly rolls along the tightening curve, it is achieved that the circumferential force during the tightening operation is converted into a tightening force via only one barbell. The reaction force is exerted as a support or resistance force by means of the overlying clamping jaw and the associated tensioning bar. In this way, an optimal, i.e. the steepest possible tightening curve can be used, which leads to a desired, most radially directed clamping force on the clamping jaws. The clamping jaws can be easily detached from the pipe by changing the twisting direction of the pliers without exerting any counter-holding torque.

På tegningen er der skjematisk vist et utførelseseksempel på oppfinnelsen. The drawing schematically shows an embodiment of the invention.

Fig. 1 viser et grunnriss av rørtangen. Fig. 1 shows a plan of the pipe clamp.

Fig. 2 viser klembakkene med klembakkebæreren og tannkransen med styrekammer i nøytralstillingen, idet den øvre halvdel av figuren viser apparatat under innføringen av røret, mens den nedre halvdel viser et allerede innsvingt rør i stilling mellom klembakkene. Fig. 2 shows the clamping jaws with the clamping jaw carrier and the ring gear with guide chamber in the neutral position, the upper half of the figure showing the apparatus during the introduction of the pipe, while the lower half shows an already swung-in pipe in position between the clamping jaws.

Fig. 3 viser et sentrert rør. Fig. 3 shows a centered tube.

Fig. 4 viser et rør som er innspent mellom klembakkene, og fig. 5 viser et innspent rør i motsatt dreieretning. Fig. 4 shows a pipe which is clamped between the clamping jaws, and Fig. 5 shows a clamped pipe in the opposite direction of rotation.

Grunnrisset av hele innretningen (fig. 1) viser at denne består av et hus 1 med holde- og føringsskiver 2 til føring og holding av en i huset anordnet tannkrans 5 (fig. 2-5) som betjener klembakker 3 og 4. Klembakkene 3 og 4 griper rundt et rør 6 som skal sentreres og skrues sammen med eller av fra forlengelsesdeler. Et radialt utsnitt 7 gjør det mulig å sette tangen inn på røret 6, resp. ta denne av fra røret etter avsluttet arbeidsoperasjon. Utsnittet 7 lukkes av en låseklaff 8 som kan betjenes mekanisk, hydraulisk eller pneumatisk via en innretning 9 og holder de av utsnittet 7 adskilte partier av huset sammen på en kraft- og formsluttende måte. En hydraulisk drivinnretning 10 tjener til drift av den på fig. 1 ikke viste tannkrans. The basic drawing of the entire device (fig. 1) shows that it consists of a housing 1 with holding and guiding discs 2 for guiding and holding a gear ring 5 arranged in the housing (fig. 2-5) which serves clamping jaws 3 and 4. The clamping jaws 3 and 4 grips around a tube 6 to be centered and screwed together with or off from extension parts. A radial section 7 makes it possible to insert the pliers onto the pipe 6, resp. remove this from the pipe after finishing the work operation. The cut-out 7 is closed by a locking flap 8 which can be operated mechanically, hydraulically or pneumatically via a device 9 and holds the parts of the housing separated by the cut-out 7 together in a force- and form-locking manner. A hydraulic drive device 10 serves to operate the one in fig. 1 not shown tooth crown.

I de følgende figurer er like deler betegnet med samme hen-visningstall. Tannkransen 5 bærer symmetrisk om midtlinjen 11 In the following figures, like parts are denoted by the same reference number. The tooth ring 5 bears symmetrically about the center line 11

for utsnittet styrekammer 12 og 13. Hver av styrekammene omfatter en sentreringskurve 12a resp. 13a, en sentreringsholdekurve' 12b resp. 13b og en strammekurve 12c resp. 13c. Vektstenger 15 og 16 er svingbart festet på en hovedsakelig halvmåneformet bærer 14. Svingepunktene for vektstengene på klembakkebæreren 14 er betegnet med 17. Ved sin frie ende bærer vektstengene 15 og 16 førings-ruller 18 resp. 19. Vektstengene 15 og 16 bærer samtidig klembakkene 3 og 4 som er forsynt med klemtenner 20. Vektstengene 15 og 16 er enarmete vektstenger, dvs. at leddforbindelsespunktet 21 for klembakken 3 resp. 4 befinner seg mellom føringsrullen 18 for the sectioned control chambers 12 and 13. Each of the control chambers comprises a centering curve 12a or 13a, a centering holding curve' 12b resp. 13b and a tightening curve 12c respectively. 13c. Weight bars 15 and 16 are pivotally attached to a mainly crescent-shaped carrier 14. The pivot points for the weight bars on the clamping jaw carrier 14 are denoted by 17. At their free end, the weight bars 15 and 16 carry guide rollers 18 or 19. The weight rods 15 and 16 simultaneously carry the clamping jaws 3 and 4, which are provided with clamping teeth 20. The weight rods 15 and 16 are one-armed weight rods, i.e. that the joint connection point 21 for the clamping jaw 3 resp. 4 is located between the guide roller 18

resp. 19 og svingepunktet 17 for vektstangen på klembakkebæreren 14. respectively 19 and the pivot point 17 for the weight bar on the clamping jaw carrier 14.

Som det vil fremgå av fig. 3-5, samvirker klembakken 3 via føringsrullen 18 med styrekammen 13, mens føringsrullen 19 bare kan samvirke med styrekammen 12, da rullene og de tilhørende styrekammer er aksialt forskutt i forhold til hinannen. Fig. 3 viser f.eks. en sentreringsoperasjon av klembakken 4. As will be seen from fig. 3-5, the clamping tray 3 interacts via the guide roller 18 with the guide cam 13, while the guide roller 19 can only interact with the guide cam 12, as the rollers and the associated guide chambers are axially offset in relation to each other. Fig. 3 shows e.g. a centering operation of the clamping tray 4.

Den tilhørende rulle 19 ruller først på sentreringspartiet 12a av styrekammen 12, dvs. den forskyves radialt innover til den når holdepartiet 12b og holdes deretter i den oppnådde stilling. Ved en ytterligere dreining av tannkransen 5 i retning for The associated roller 19 first rolls on the centering part 12a of the guide cam 12, i.e. it is displaced radially inwards until it reaches the holding part 12b and is then held in the achieved position. By a further turning of the tooth ring 5 in the direction of

pilen, altså mot høyre på tegningen, når føringsrullen 18 for klembakken 3 strammekurvepartiet 13c. Denne operasjon fremgår spesielt av fig. 4. Kurvene er altså slik anordnet i forhold til hinannen at én klembakke alltid holdes i sentreringsstillingen av et holdeparti og dermed tjener som motholdselement og tilveie-bringer den nødvendige motholdskraft for klemtrykket fra den overforliggende klembakke. På fig. 5 er det vist at førings-rullen 18 ved endret omdreiningsretning ruller langs holdepartiet 13b av styrekammen 13, mens føringsrullen 19 er kommet opp på strammekurvepartiet 12c av styrekammen 12 og dermed utøver det nødvendige klemmetrykk på klembakken 4 via vektstangen 16. the arrow, i.e. towards the right in the drawing, the guide roller 18 for the clamping tray 3 reaches the tension curve part 13c. This operation appears in particular from fig. 4. The baskets are thus arranged in relation to each other in such a way that one clamping jaw is always held in the centering position by a holding part and thus serves as a counter-holding element and provides the necessary counter-holding force for the clamping pressure from the overlying clamping jaw. In fig. 5, it is shown that when the direction of rotation is changed, the guide roller 18 rolls along the holding part 13b of the guide cam 13, while the guide roller 19 has come up on the tightening curve part 12c of the guide cam 12 and thus exerts the necessary clamping pressure on the clamping tray 4 via the barbell 16.

Som det fremgår av tegningsfigurene, har strammekurvepartiene på styrekammene 12 og 13 en stor stigning, slik at den nødvendige klemmekraft oppnås allerede ved små omkretsbevegelser av tannhjulet og klembakkene bare må utføre ganske små omkretsbevegelser under klemoperasjonen. Denne tilbøyelighet blir vesentlig forsterket ved anordningen av vektstengene 15 og 16. As can be seen from the drawings, the tensioning curve portions of the guide cams 12 and 13 have a large rise, so that the necessary clamping force is already achieved with small circumferential movements of the gear wheel and the clamping jaws only have to perform fairly small circumferential movements during the clamping operation. This inclination is substantially reinforced by the arrangement of the weight rods 15 and 16.

Claims

1. Pipe pliers, especially for twisting casing pipes for boreholes, consisting of a housing (1) with an axial opening and a radial cut-out which is adapted to the outer diameter of the pipe, and a toothed ring (5) arranged in the housing which can be rotated by means of a driy device, and which has a corresponding radial section (7) and carries a control chamber (12, 13) which exhibits a control curve with different pitch ranges and interacts with clamping jaws (3, 4) which are pivotably supported on holding elements, characterized in that the control curve on each control cam (12, 13) consists of a slack centering curve (12a, 12b, 13a, 13b) and a substantially steeper tightening curve (12c, 13c), and that between the clamping jaws (3, 4) and their holding elements are inserted barbell elements that increase the pressing force.

2. Pipe pliers as specified in claim 1, with two opposite clamping jaws, characterized in that the guide cams (12, 13) are arranged symmetrically on both sides of the radial section of the ring gear (7) and thus engage with guide rollers (18, 19) on the barbell elements that the guide roller for the barbell of one clamping jaw is located on the centering cam on one guide cam and the guide roller for the other barbell is located on the tension curve on the other guide cam in the gripping position of the clamping jaws.

3. Pipe pliers as stated in claim 1 or 2, characterized in that the centering curve comprises a gently rising centering part (12a, 13a) and a circular holding part (12b, 13b) which extends concentrically with the central axis of the pliers.

4. Pipe pliers as stated in one of the preceding claims, characterized in that the holding elements are designed as one-armed barbells.

5. Pipe pliers as specified in claim 4, characterized in that the weight bars are pivotably attached at one end to the outer ends of a mainly half-moon-shaped clamp tray carrier (14) and at their other ends carry the guide rollers (18, 19), the pivotable attachment of the clamp trays (3, 4) to the weight rods (15, 16) is located between the pivot points for the guide rollers and the pivot points (17) for the weight bars' bearing on the clamp tray carrier.

6. Pipe pliers as stated in one of the preceding claims, characterized in that the radial sections (7) in the pipe pliers can be closed by a locking flap (8) which is designed to absorb radial forces to which the pliers housing (1) is exposed.

1. Pipe pliers as specified in claim 6, characterized in that the locking flap (8) with its free, hook-shaped end engages behind a stop (la) in the housing (1).