NO157431B - Laasemekanisme for elevator. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en låsemekanisme for en elevator med holdekiler hvor et antall buede kilesegmenter ér anordnet periferisk rundt en avsmalnende konisk indre vegg i elevatorhuset og ved hjelp av en hev- og senkbar løftearm er bevegbare mellom en nedre stilling hvor de griper og holder et rør, eksempelvis et borerør, og en øvre stilling hvor de er frigjort fra røret, og hvor låsemekanismen kan låse kilesegmentene i deres nedre hhv. øvre stilling, omfattende en låsestang med en ende som er festet til løftearmen og med en fri ende, idet låsestangen løper stort sett parallelt med bevegelsesinnretningen for kileelementene.

En typisk boretårnkonstruksjon omfatter en løpeblokk som er opphengt i boretårnets toppblokk ved hjelp av et antall kabler som drives av boretårnets heiseverk og tjener for heving og senking av løpeblokken langs boretårnets vertikalakse. Den van-lige boretårnkrok henger ned fra løpeblokken og er gjennom kjettinger forbundet med en boretårnelevator. Elevatoren har plan overside som er innrettet for å understøtte rørlengden som skal heves og senkes, vanligvis i en rørveggsone som er fortykket for å sammenkoples med et verktøy. Visse elevatortyper, særlig den såkalte "elevator-spider", omfatter en innvendig, konisk "skål"-seksjon og et antall kilesegmenter som er svingbart bevegelig i opp- og nedadgående retning for å omgripe ytterveggen av et rør som håndteres.

I en typisk prosess hvorunder brønnrør nedføres i en brønn-kanal, anvendes to parvis anordnete "elevator-spiders". Den nedre elevator hviler på boretårndekket og fastholder rørstrengen i brønnkanalen ved hjelp av sine kilesegmenter som er innstilt for omgriping av røret. En ny rørseksjon løftes i stilling over brønnkanalen ved anvendelse av en hjelpeelevator, og underenden av denne rørseksjon sammenkoples med overenden av rørstrengen i brønnkanalen. Den øvre elevator nedføres deretter over den øvre ende av rørseksjonen, og kilesegmentene innstilles for omgriping av brønnrørets yttervegg. Ved anvendelse av den øvre elevator løftes deretter rørstrengen, hvorved den frigjøres fra kilesegmentene i den nedre elevator og nedføres i brønnkanalen. Kilesegmentene i den nedre elevator innstilles deretter for fastholding av rørstrengen i brønnkanalen, og den øvre elevator løs-gjøres og føres oppad og bort fra røret, slik at en annen rør-seksjon kan bringes i stilling. Denne prosess gjentas til samtlige rørseksjoner er nedført i brønnkanalen.

Slike elevatorer er vanligvis utstyrt med kilesegmenter som er svingbare mellom en øvre stilling og en nedre stilling for omgriping av rørytterveggen. Kilesegmentene beveges mellom den øvre og den nedre stilling under styring av en hydraulisk sylinder. I en typisk anordning er en arm forbundet med kilesegmentene gjennom egnete koplingsdeler. Stempelstengene i et par hydrauliske sylindre er forbundet med den ene side av armen, mens den motsatte side av armen er forbundet med kilesegmentenes koplingsdeler. Når trykkvæske overføres til sylindrene, vil armen svinge om en pendelakse som løper tilnærmelsesvis gjennom armens midtpunkt. Under normal heving eller senking av kilesegmentene vil de hydrauliske sylindre tjene for fastholding av kilesegmentene i løftet eller i senket stilling. Graden av heving eller senking av kilesegmentene kan kontrolleres ved innkopling av én eller flere regulerbare luftgjennomløpsventiler i det luft-fordelingssystem som fører til de hydrauliske sylindre.

På grunn av den store tyngde av borerøret, brønnrøret og rørledningen som heves og senkes i boretårnet, og den risiko som riggpersonalet utsettes for, er det behov for en mekanisme som vil fastlåse kilesegmentene i tilfelle av et trykkvæsketap. Tid-ligere kjente låsemekanismer er innrettet til å betjenes manuelt av riggpersonalet. Disse mekanismer trer imidlertid ikke i funksjon automatisk i tilfelle av trykkvæsketap, og operatøren må derfor selv påse at kilesegmentene ikke åpnes eller spennes for tidlig. Eliminering av denne menneskelige faktor ville gi en sikrere og mer pålitelig elevatorfunksjon.

Låsemekanismen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved en kamarm som er festet til elevatorhuset i et midtre dreiepunkt og utstyrt i den ene ende med en kamkanal for opptakelse av låsestangens frie ende, og som er dreibar om det midtre dreiepunkt mellom en øvre og en nedre stilling i låseinngrep med låsestangen, og en ulåst nøytralstilling.

I den foretrukne utførelsesform omfatter låsemekanismen et hydraulisk sylinder hvis ende er svingbart festet til elevatorhuset, og stempelstangen er svingbart forbundet med den andre ende av kamarmen som derved kan tvinges mot den ulåste nøytral-stilling. I fravær av væsketrykk til sylinderen vil den til-hørende stempelstang, ved fjærkraftpåvirkning, skyves utad. En åkstang hvis ene ende er forbundet med kilesegmentenes løftearm, har en fri ende som løper stort sett parallelt med låsestangen i et plan som skjærer den annen arms plan. Dersom væsketrykket i den hydrauliske sylinder går tapt, kan kamarmen ved hjelp av en fjærinnretning på åkstangen etter ønske tvinges mot en øvre eller en nedre stilling i anlegg mot låsestangen. Ved å forbinde sylinderens trykkilde med væsketrykksystemet for styring av kilesegmentene, vil det oppnås automatisk låsing ved tap av væsketrykk. I et slikt tilfelle vil stempelstangfjæren og fjærinnretningen på åkstangen utøve komplementære krefter mot kamarmen som derved tvinges mot den ønskete øvre eller nedre stilling i anlegg mot låsestangen.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et øvre perspektivriss av en elevator med en låsemekanisme ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et sideriss, delvis i snitt, av elevatoren ifølge fig. 1, som illustrerer kilesegmentenes virkemåte. Fig. 3 viser et bakre perspektivriss av elevatoren i fig. 1, hvor visse deler er utelatt for å vise låsemekanismen plassert i stilling. Fig. 4 viser et forstørret riss av låsemekanismen ifølge fig. 3 med kilesegmentene i øvre stilling. Fig. 5 viser et forstørret riss av låsemekanismen ifølge fig. 3 med kilesegmentene i nøytral stilling. Fig. 6 viser et forstørret riss av låsemekanismen ifølge fig. 3 med kilesegmentene i nedre stilling.

Det er i fig. 1 vist en elevator 11 med et sylinderformet hus 13 med avsmalnende, indre vegg 15. Det er anordnet et par løftehanker 17 som kan sammenkoples med kjettinger som er nedført fra boretårnkroken, for å heve og senke elevatoren 11 i boretårnet. Elevatoren omfatter en gjennomgående midtkanal 19 for opptakelse av en borerør-, brønnforingsrør- eller produksjonsrør-seksjon som skal heves eller senkes. En sideport 21 som er svingbar om et punkt 23 på den ene side av en innløpsåpning 25 og som er fastgjort ved hjelp av en rigelanordning 2 7 på den motsatte side av åpningen 25, gir adgang i radialretning til kanalen 19. Det er vist tre innbyrdes motsvarende kilesegmenter 29 som er anordnet periferisk rundt den koniske indre vegg 15. Glideflater 31 er med samme mellomliggende avstand anordnet perifert om den vertikalakse som løper gjennom midten av kanalen 19.

Hver av kilesegmentene 29 er ved hjelp av tapper 30 og koplingsdeler 32, 34 og 3 6 svingbart forbundet med forsiden 38 av en løftearm 35. Som det fremgår av fig. 2, er det på utsiden av elevatorhuset 13 montert to identiske, dobbeltvirkende hydrauliske sylindre 37 med"stempelstanger 39 som i et leddpunkt 42 er svingbart forbundet med den bakre side 4 0 av armen 35, rett overfor koplingsdelene 32. Løftearmen 35 svinger om en pendelakse som løper gjennom dreieledd 41 omtrent i midten av armen 35, hvorved kilesegmentene 29 beveges mellom en spent eller nedre stilling som vist i fig. 1 og 2 og hvori stempelstangene 39 er utstrukket, og en hevet eller øvre stilling hvori stempelstangene 39 er inntrukket i de hydrauliske sylindre 37. Under normal heving og senking av kilesegmentene 29 vil sylindrenes stempel-stenger 39 tjene for fastholding av kilesegmentene i hevet eller senket stilling. Dersom væsketrykket til sylindrene 37 hendelse-svis skulle gå tapt, ville kilesegmentene kunne mislykkes i å omgripe et rør på riktig måte, eller spennes for tidlig og derved fastholde et rør som skulle heves eller senkes. Det er anordnet en hendel 33 for manuell heving og senking av kilesegmentene.

Fig. 3 viser et bakre riss av elevatoren 11 hvor en låsemekanisme 45 ifølge oppfinnelsen befinner seg i stilling på elevatorens ytterside 46, rett overfor sideporten 21. Låsemekanismen 45 omfatter en ytterramme 47 som monteres på elevatoren f.eks. ved hjelp av bolter 49. En låsestang 51 omfatter en ende 53 som er innrettet for, ved hjelp av en gaffeldel 50 og en gaffeltapp 52, å sammenkoples med løftearmen 35 for kilesegmentene, og en fri ende 55 som løper stort sett parallelt med kilesegmentenes 29 bevegelsesretning langs vertikalaksen for kanalen 19, og i ytterrammens 47 plan.

Låsemekanismen 45 er vist mer detaljert i fig. 5. En kamarm 57 er opplagret i et midtre dreiepunkt 59 på ytterrammen 47. Kamarmen 57 omfatter et endeparti som er utstyrt med en kamkanal 61 for opptakelse av den frie ende 55 av låsestangen,

og et motsatt endeparti 63. Kamarmen 57 er svingbar om det midtre dreiepunkt 59 mellom en øvre stanginngrepsstilling som vist i fig. 4, en ulåst nøytralstilling som vist i fig. 5 og en nedre stilling som vist i fig. 6, i inngrep med låsestangen. Kamkanalen 61 består av en sliss 65 som er utformet i kamarmens 57 ytterside 67 og omfatter motstående sidevegger 69 og 71 som i forening danner kamlåseflater for forankring av låsestangen i den øvre og den nedre stilling som vist i fig. 4 og 6. Sideveggen 71 i slissen 65 består av en jevnt hellende, konveks flate, mens sideveggen 69 omfatter øvre og nedre delstrekninger henholdsvis 73 og 75 som møtes i en vinkelspiss 77. Slissen 65 kan dannes av utskiftbare innlegg 79 og 81 som fastgjøres til yttersiden av kamarmen 57 ved hjelp av bolter 83. Låsestangen 51 fastholdes i vertikalstilling i slissen 65 ved hjelp av øvre og nedre mon-teringselementer 85 og 87 som f.eks. ved hjelp av bolter 89 er fastgjort til ytterrammen 47.

Kamarmen 57 kan være forbundet med en hendel 91 for manuell svingning av armen om dreiepunktet 59. En hydraulisk sylinder 95 med en sylinderformet ende 9 7 og en stempelstang 99 er i et punkt 101 svingbart forbundet med ytterrammen 47 og gjennom utgangs-akselen 99 og i et punkt 103 svingbart forbundet med kamarmens annen ende 63, slik at kamarmen kan tvinges inn i den ulåste nøytralstilling. Dersom overføringen av trykkvæske til innløps-åpningen 105 i sylinderen 95 bortfaller, vil sylinderens stempelstang 99, under påvirkning av en skruefjær 100, tvinges utad og bort fra enden 97.

Som vist i fig. 3, er det anordnet en åkstang 107 med en ende 109 som er forbundet med løftearmen 35 for kileelementene, f.eks. ved hjelp av en gaffeldel 108 og en gaffeltapp 110,

og med en fri ende 111 som løper stort sett parallelt med låsestangen 51 i et plan som skjærer planet gjennom den annen

ende 63 av kamarmen. En strekkhylse 113 er fastgjort til den annen ende 63 av kamarmen i dreiepunktet 103 for stempelstangen. Som det fremgår av fig. 5, er strekkhylsen 113 anordnet slik at den opptar åkstangens 107 nedre parti opptas glidbart. En øvre og en nedre skruefjær 117 og 119 er anbrakt på motsatte sider av strekkhylsen 113, for etter ønske å tvinge kamarmen 57 mot den øvre eller den nedre stilling i anlegg mot låsestangen, dersom væsketrykket i den hydrauliske sylinder 95 går tapt. Strekkhylsen 113 og de to fjærer 117 og 119 utgjør i forening et middel for tvinging av kamarmen 57 mot den ønskete låsestilling, i tilfelle av trykkvæsketap. Den trykkvæskekilde som er forbundet med inn-løpsåpningen 105 i sylinderen 95, er likeledes, gjennom ledninger 102 og 104 (som vist forenklet i fig. 3) forbundet med de hydrauliske sylindre 37 for styring av kileelementene, slik at et tap i drivtrykk for kileelementene også medfører et tap av væsketrykk

til sylinderen 95.

Oppfinnelsens virkemåte vil bli beskrevet i det etter-følgende. Under normal drift av kileelementene 29 mellom den øvre og den nedre stilling, vil låsemekanismen 45 befinne seg i den nøytrale eller ulåste stilling som er vist i fig. 3 og 5. I denne stilling vil låsestangen 51 fritt kunne beveges glidende oppad og nedad i monteringselementene 85 og 87 og i kamkanalen 61 i kamarmen 57. Fra en ledning 116 leveres trykkvæske til sylindrene 37, for svinging av løftearmen 35 mellom den utstrukkete stilling som er vist i fig. 3, og den tilbaketrukkete stilling, og likeledes til innløpsåpningen 105 i sylinderen 95. Dette væsketrykk overvinner fjærkraftvirkningen mot stempelstangen 99 som derved inntrekkes i sylinderen 95, hvorved kamarmen 57 innstilles slik at dreiepunktene 59, 103 og 101 bringes i flukt med hverandre.

Det antas i det etterfølgende at elevatoren 11 er brakt

i stilling rundt en borerør-, brønnforingsrør- eller produksjons-rørseksjon som skal heves eller senkes, at kileelementene inntar sin øvre stilling med stempelstengene 39 i de hydrauliske sylindre 37 fullstendig inntrukket, og at baksiden 40 av løfte-armen 35 befinner seg i sin nederste stilling.

Under innvirkning av trykkvæske som tilføres den ene side

i de hydrauliske sylindre 37, opprettholder akselen 39 sin til-baketrukne stilling, hvorved kileelementene holdes fast i den øvre stilling. Dersom væsketrykket går tapt, vil stempelstengene

39 utstrekkes slik at kilesegmentene kan synke eller spennes i fravær av en låsemekanisme. Som det imidlertid fremgår av fig. 4, vil en innvendig trykkskruefjær 100 i den hydrauliske sylinder 95 tvinge stempelstangen 99 utad dersom trykkvæskeoverføringen til innløpsåpningen 105 opphører. I avhengighet av kileelementenes stilling kan skruefjærene 117 og 119 tvinge den annen ende 63

av kamarmen ut av midtstillingen og til den ønskete stilling i anlegg mot låsestangen, for forankring av kileelementene. Kileelementene kan, f.eks. som vist i fig. 4, være brakt i sin øvre stilling med låsestangen 51 og åkstangen 107 plassert i sine nedre ytterstillinger. Skruefjæren 117 som derved sammenpresses, ville tvinge dreiepunktet 103 nedad og ut av midtstillingen, dersom stempelstangen 99 ble tvunget innad av væsketrykket ved innløpsåpningen 105. Dersom væsketrykket bortfaller, vil fjæren 117 skyve dreiepunktet 103 ut av midtstillingen og supplere bevegelsen av stempelstangen 99 som ved fjærkraftvirkning skyves utad og derved tvinger den annen ende 63 av kamarmen nedad, slik at den øvre delflate 73 i slissen 65 sammen med sideveggen 71 fastkiles mot låsestangen 51.

Dersom kileelementene befinner seg i nedre stilling eller spent stilling innen væsketrykket går tapt, vil skruefjæren 119 sammentrykkes og tvinge dreiepunktet 103 oppad. Som det fremgår av fig. 6 vil skruefjæren 100, ved tap av væsketrykk ved innløps-åpningen 105, kunne skyve dreiepunktet 103 ut av midtstillingen og derved supplere den bevegelse av stempelstangen 99, som bevirker at den annen ende 63 av kamarmen skyves oppad slik at den nedre delflate 75 av sideveggen 69 sammen med sideveggen 71 fastkiles mot låsestangen 51. Åkstangen 107, skruefjærene 117 og 119 samt den hydrauliske sylinder 9 5 vil således tjene som innretninger til forflytning av kamarmen 57 mellom den øvre og den nedre stilling i anlegg mot låsestangen, i avhengighet av av kilesegmentenes 29 plassering.

Ved hjelp av øvre og nedre anslagsknaster 121 og 123 på åkstangen 107 kan spenningen i skruefjærene 117 og 119 reguleres slik at dreiepunktet 103, under normale driftsforhold med trykk-væskeoverføring til innløpsåpningen 105<*>, ikke forskyves mer enn 5° fra midtstillingen. Skruefjærene 117 og 119 kan således jus- teres individuelt, slik at åkstangens 107 vertikalbevegelse ikke vil overvinne den kraft som bevirker tilbaketrekking av stempelstangen 99, men likevel gi en kraft som er tilstrekkelig for innledende bevegelse av dreiepunktet 103 fra midtstillingen i tilfelle av trykktap.

Dersom den hydrauliske sylinder 99 erstattes av en mekanisk skruetrykkfjaer, vil låsemekanismen kunne betjenes manuelt. Mekanismen betjenes i et slikt tilfelle ved at den låsende kamarm 57 forflyttes eller dreies med eller mot urviserretningen om det midtre dreiepunkt 59 ved anvendelse av hendelen 91. Ved manuell drift av mekanismen er åkstangen 107 og skruefjærene 117 og 119 unødvendige.

Den foreliggende oppfinnelse frembyr betydelige fordeler. Låsemekanismen ifølge oppfinnelsen er ikke avhengig av trykk-væskeoverføring for å sikre pålitelig fastlåsing av kileelementene. Låsemekanismen, som er ute av funksjon under normal drift, vil imidlertid bevirke at kileelementene fastlåses i sine øyeblikkelige stillinger dersom væsketrykket opphører. Idet mekanismen trer i funksjon ved tap av trykkvæske til sylinder-aggregatene som styrer kileelementene, er det ikke nødvendig å omstille mekanismen manuelt hver gang kileelementene beveges mellom øvre og nedre stillinger.

Claims (10)

1. Låsemekanisme for en elevator med holdekiler hvor et antall buede kilesegmenter (29) er anordnet periferisk rundt en avsmalnende konisk indre vegg (15) i elevatorhuset (13) og ved hjelp av en hev- og senkbar løftearm (35) er bevegbare mellom en nedre stilling hvor de griper og holder et rør, eksempelvis et borerør, og en øvre stilling hvor de er frigjort fra røret, og hvor låsemekanismen kan låse kilesegmentene (29) i deres nedre hhv. øvre stilling, omfattende en låsestang (51) med en ende (53) som er festet til løftearmen (35) og med en fri ende (55), idet låsestangen løper stort sett parallelt med bevegelsesinnretningen for kileelementene,karakterisert veden kamarm (57) som er festet til elevatorhuset (13) i et midtre dreiepunkt (59) og utstyrt i den ene ende med en kamkanal (61) for opptakelse av låsestangens (51) frie ende (55), og som er dreibar om det midtre dreiepunkt (59) mellom en øvre og en nedre stilling i låseinngrep med låsestangen, og en ulåst nøytralstilling.

2. Låsemekanisme i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den omfatter en hydraulisk sylinder (95) hvis ende (97) er svingbart festet til elevatorhuset (13), stempelstangen (99) er svingbart forbundet med den andre ende (63) av kamarmen (57) som derved kan tvinges mot den ulåste nøytral-stilling.

3. Låsemekanisme i samsvar med krav 2,karakterisert vedat når kamarmen (57) er i den ulåste nøytral-stilling, befinner den hydrauliske sylinders dreiepunkter (101,103) seg på linje med det midtre dreiepunkt (59), mens dreiepunktene (101, 103) ikke ligger i flukt med hverandre når kamarmen blir svinget til de øvre og nedre stillinger i inngrep med låsestangen (51) .

4. Låsemekanisme i samsvar med et av kravene 1-3,karakterisert vedat kamkanalen (61) omfatter en sliss (65) som er anordnet i kamarmens (57) ytterside og som har motstående sidevegger (69, 71) som sammen danner kamflater for fastholding av låsestangen (51) i den øvre og nedre stilling.

5. Låsemekanisme i samsvar med et av kravene 1-4,karakterisert vedat kamarmens (57) ende lengst fra den hydrauliske sylinders dreiepunkt (103) er forbundet med en hendel (91) for manuell svinging av kamarmen om det midtre dreiepunkt (59).

6. Låsemekanisme i samsvar med krav 2,karakterisert vedat den hydrauliske sylinders stempelstang (99) er fjærforspent (100) utad.

7. Låsemekanisme i samsvar med krav 6,karakterisert veden åkstang (107) med en ende som er forbundet med kilesegmentenes (29) løftearm (35), og en fri ende (111) som løper stort sett parallelt med låsestangen (51) i et plan som skjærer planet gjennom den andre ende av kamarmen, og fjærinn-retninger (117, 119) som er anordnet på åkstangen (107) for tvinging av kamarmen mot den øvre eller den nedre stilling i inngrep med låsestangen dersom væsketrykket i den hydrauliske sylinder forsvinner.

8. Låsemekanisme i samsvar med krav 7,karakterisert vedat sylinderens stempelfjær (150) og fjærinn-retninger (117, 119) på åkstangen (107) utøver komplementære krefter mot kamarmen (57) for tvinging av armen mot den øvre eller den nedre stilling i inngrep med låsestangen, dersom væsketrykket i den hydrauliske sylinder forsvinner.

9. Låsemekanisme i samsvar med krav 8,karakterisert vedat trykkvæskekilden for den hydrauliske sylinder står i forbindelse med trykkvæskekilden for styring av kilesegmentene (29).

10. Låsemekanisme i samsvar med et av kravene 7-9,karakterisert veden strekkhylse (113) som er fastgjort til kamarmens ende (63) lengst fra stempelstangens dreiepunkt (103) og som er innrettet for glidende opptakelse av åkstangens (107) frie ende, og at fjærinnretningen (117, 119) er skruefjærer som er anordnet på motsatte sider av strekkhylsen (113).