NO302537B1 - Apparat og fremgangsmåte for å bestemme kvaliteten av en sammenstilling av verktöydeler, spesielt rördeler - Google Patents

Description

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat og en fremgangsmåte av den art som er angitt i den innledende del av henholdsvis det vedlagte patentkrav 1 og patentkrav 10.'

Teknikkens stilling

Når et borehull først er boret i bakken for det formål å trenge gjennom jordformasjoner, vil det føres rørstrenger inn i borehullet for å kunne lette strømmen av jordfluider til overflaten. Slike rørstrenger blir sammenstilt av rør, som typisk omfatter en topp ved den ene ende og en muffe ved den annen, og rør blir ført inn i borehullet ettersom de blir innbyrdes forbundet.

Den innbyrdes sammenkobling eller sammenstilling av rør-strengseksjonene utføres ved hjelp av krafttenger for å forbinde toppen av den ene seksjon til muffen hos den annen. Krafttangen omfatter typisk en kjevedel som griper rundt røret, samt en motor for å dreie kjevedelen inntil rør er blitt sammenskrudd til ønsket grad. Skjøtene må være tette nok til å forhindre lekkasje samtidig som de skal fremskaffe en høy skjøtestyrke, men skjøtene må ikke være så stramme at de skader gjengene på enten muffedelen eller toppen på de tilkoblede rør.

Tidligere er der blitt benyttet en flerhet av teknikker for å bestemme størrelsen av det dreiemoment som kreves for å sammenkoble rør med den nødvendige grad av stramming. Noen teknikker har gått ut på å måle både dreiemomentet og antallet av omdreininger som rørstrengseksjonene under-kastes ved hjelp av krafttangen. F.eks. skal der i denne sammenheng vises til US patentpublikasjoner 3 368 396, 3.606.664, 3.745.820, 4.068.189, 4.091.451, 4.176.436, 4.210.017 og 4.365.402.

Andre publikasjoner som har interesse med hensyn til generell bakgrunn vedrørende den foreliggende oppfinnelse, kan man finne i følgende US patentpublikasjoner: 1.907.461, 1.985.916, 2.527.456, 2.971.373, 3.390.575, 3.492.866, 3.527.094 og 4.738.145. Dessuten er følgende publikasjon av generell bakgrunnsinteresse: "Portable Roundness-Tester for Checking Bores in Large Components", Machines and Tooling, Volume XLI, Nr. 1

(1979), side 57-58.

Noen arrangementer og teknikker, f.eks. slik det er omtalt i US patentskrift 4.738.145 gjør nytte av en plott som bare vedrører dreiemomentet i forbindelse med sammenkobling av rør. Imidlertid, slike arrangementer og teknikker i henhold til kjent teknikk fremskaffer unøyaktige resultater under visse betingelser, f.eks. når: (1) der foreligger defekter i rørforbindelsene (idet slike defekter kan skyldes skade under fremstilling, bruk, lagring eller håndtering, (2), røret (typisk 30 fot eller mer) er bøyet, (3), røret strekker seg over en slik lengde (tre seksjoner eller nitti fot) at gjengene blir utsatt for ekstra vektpåkjenning og eventuelt kastninger under sammenstilling, (4), vind eller dårlig innretting av boretårnet kan forårsake feil innretting av rør, hvilket vil resultere i unøyaktige dreiemoment-plotter, eller (5) altfor meget smøremiddel, altfor lite smøremiddel eller feil type smøremiddel vil påvirke dreie-momentplottet i negativ retning.

Ved noen arrangementer i henhold til kjent teknikk er der benyttet belastningsmålere i mange utførelser og anvendel-ser. Imidlertid, andre innretninger som f.eks. LVDT innretninger og innretninger som bygger på induktans og lineær måling er å betrakte som lettere ved bruk, avhengig av brukerens dyktighet. Imidlertid, i lys av tidligere kjente innretninger, er det å ønske at man utvikler en måleinn-retning som fremskaffer et belastningsplott uten at dimen-sjoner og innstillinger er kritiske for gode testresul- tater, og som er portabelt, ikke krever en stor grad av dyktighet for bruk, ikke krever at belastningsmåleren skal festes direkte til den overflate som skal testes, er lett å kalibrere, er forholdsvis rimelig og er tilgjengelig i en iboende sikker utførelse.

Før oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj, skal man omtale noen få definisjoner. Uttrykket "belastning" er et uttrykk som skal benyttes for sammenligning av den kraft som påtrykkes et materiale, samt materialets evne til å bære kraften. Belastning kan måles direkte, og den kan beregnes utifrå andre måleparametre, av hvilke en er påkjenning.

Med hensyn til uttrykket "påkjenning" når en kraft påtrykkes et materiale og materialet deformeres, så skal denne deformering betegnes som "påkjenning". Påkjenning kan gis en verdi ved måling av deformasjon av en viss lengdeenhet av materialet før kraften påtrykkes, og deretter måling av deformasjonen hos denne lengdeenhet etter at kraften blir påtrykket. Påkjenning kan enten være i form av strekk eller som kompresjon. Dessuten kan påkjenning måles ved forskjellige mekaniske og elektriske teknikker.

Uttrykket "dreiemoment" representerer produktet av en kraft og kraftens momentarm, idet momentarmen befinner seg på en perpendikulær avstand fra aksen i forhold til kraftens virkningslinje.

Sluttelig skal uttrykkene "torsjon" eller "torsjon-" referere seg til bøyningen eller vridningen av et legeme ved utøvelse av krefter som har en tendens til å dreie en ende eller et parti av legemet om en langsgående akse, samtidig som den annen ende blir fastholdt eller dreiet i motsatt retning.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen vedrører et apparat og en fremgangsmåte, av den innledningsvis angitte art, og det som i første grad er særegent ved oppfinnelsen fremgår av den karakteriserende del av henholdsvis det vedlagte patentkrav 1 og patentkrav 10.

Oppfinnelsens egentlige kjerne vil bli bedre forstått under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse tatt i forbindelse med de vedføyde tegningsfigurer, samt av de vedføyde patentkrav.

Kort omtale av tegningsfigurene

Figur 1 er en skjematisk anskueliggjørelse av målesystemet og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse, brukt sammen med en typisk rørformet oljebrønn-sammenstilling. Figur 2 er et snitt gjennom en typisk rørformet oljebrønn-forbindelse med hvilken systemet og innretningen ifølge oppfinnelsen blir brukt. Figur 3 er et sideriss, delvis i snitt av måle- eller fastspenningsinnretningen ifølge oppfinnelsen. Figurene 4A og 4B er grunnriss av innretningen ifølge figur 3. Figurene 5, 6 og 7 anskueliggjør dreiemoment-tid plottinger som blir brukt for å vise fordelen ved den foreliggende oppfinnelse med hensyn til arrangementer ifølge kjent teknikk (som måler bare dreiemoment). Figur 8 er et blokkdiagram over systemet ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 9 er et flytskjema over datamaskinoperasjoner som utføres av systemet ifølge foreliggende oppfinnelse. Figurene 10, 11 og 12 er illustrasjoner av grafiske frem-visninger som er et resultat av bruken av fremgangsmåten, systemet og innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Apparatet og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet i ytterligere detalj under henvisning til de forskjellige tegningsfigurer.

Figur 1 er en skjematisk representasjon av en utførelses-form ifølge den foreliggende oppfinnelse, mens figur 2 er et tverrsnitt gjennom en typisk oljebrønn-rørforbindelse som fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse blir benyttet i forbindelse med.

Slik det fremgår av figur 1 , omfatter apparatet eller systemet 10 en krafttang 16 med tilhørende hydraulikkmotor 18, idet krafttangen 16 er forbundet med toppen 12 av en borerørseksjon, samtidig som en fastspenningsinnretning 22 er forbundet med muffen 14 av borerørseksjonen. Fastspenningsinnretningen 22 omfatter et øvre fastspenningselement 24 og et nedre fastspenningselement 26, hvorfra der kan avledes målinger med hensyn til radialpåkjenning, aksialpåkjenning og dreiemomentpåkjenning, idet slike målinger blir fremskaffet til en datamaskin 28 med en skjerm 30. En lastcelle 20 som er forbundet med krafttangen 16, skaffer en dreiemomentmåling til datamaskinen 28.

Slik det fremgår av figur 2 som er et vertikalsnitt gjennom en typisk ol jebrønn-rørf orbindelse, vil det ses at den typiske sammenkobling omfatter en toppende 12 som er dreibart innført i en muffe 14, idet toppenden 12 og muffen 14 er innbyrdes forbundet ved inngrep av en utvendig skrå gjenge 40 på toppenden 12 sammen med tilsvarende indre gjenge i muffen 14. Henvisningstall 42 indikerer en dreie-momentskulder ("torgue shoulder") som typisk er anordnet ved slike koblinger for å sikre riktig stramming av toppenden 12 inne i muffen 14, for derved å oppnå en passende avtetningsvirkning. Mer spesielt vil dreiemomentskulderen 42 påtrykke ytterligere belastning og fremskaffe avtet-ningsflate relatert til sammenkoblingen av toppenden 12 og muffen 14. Mens dreiemomentet er resultat av både gjenge-inngrep (en avsmalnet gjenge) såvel som dreiemomentskuldre og avtetninger, vil en typisk gjenge måtte kreve 50% av det totale påtrykte dreiemoment mot skulderen under sammenstilling, slik dette er velkjent for fagfolk på området.

Figur 3 er et sideriss delvis i snitt, mens figurene 4A og 4B representerer grunnriss over fastspenningsinnretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Slik det fremgår av nevnte figurer omfatter fastspenningsinnretningen 22 følgende elementer: et øvre fastspenningselement 24, et nedre fastspenningselement 26, en skrått avfaset skrue (eller kam) 50, avstandsstykke 52, målelektoder 54, 154 og 254, følere 58, 158 og 258, innsatser 60 og 61, kamlåser 62 (både øvre og nedre, selv om bare den øvre er vist), hengsel 64, håndtak 66 og 67, fjær 260 samt fjærpute 262.

Målelektrodene 54, 154 og 254 utgjøres av flate jernstykker som er plassert tilnærmet under rett vinkel relatert til følerne, henholdsvis 58, 158 og 258. Selv om målene 54, 154 og 254 ikke nødvendigvis danner en integrert komponent eller del, kan de utgjøre en del av det samme metallegeme.

En luftspalt 56 er dannet mellom målelektroden 54 og føleren 58, mens en luftspalt 156 er dannet mellom målelektoden 154 og føleren 158, samtidig som en luftspalt 256 er dannet mellom målelektoden 254 og føler 258. Når der forekommer en bevegelse mellom det øvre fastspenningselement 24 og det nedre f astspenningselement 26, vil der således foreligge en variasjon i den lineære dimensjon av luftspaltene 56 og/eller 156 og/eller 256, samtidig som følerne 58, 158 og 258 måler den nylig modifiserte lineære avstand over luftspaltene 56, 156 og 256 (det vil si mellom målelektoden 54 og føler 58 relatert til luftgapet 56, mellom målelektoden 154 og føler 158 relatert til luftspalt 156, samt mellom målelektode 254 og føler 258 relatert til luftspalt 256). Fortrinnsvis omfatter følerne 58, 158 og 258 vanlige følerinnretninger, f.eks. følerinnretninger fremstilt av Electro Corporation.

Alternativt kan følerne 58, 1 58 og 258, henholdsvis på figurene 3, 4A og 4B være implementert ved hjelp av vanlige transdusersystemer, f.eks. det transdusersystem som er betegnet EMDT, hvor et radiofrekvensfelt av meget lavt nivå blir generert foran føleren. Et slikt felt genererer virvelstrømmer i enhver metallmålelektode (f.eks. mål-elektodene 54, 154 eller 254) som feltet krysser, og disse virvelstrømmer fjerner energi fra feltet, slik at den tilsynelatende Q (kvalitetsfaktor) hos føleren blir redu-sert. Slik det er kjent for fagfolk innen denne tekniske gren, vil man ved en slik reduksjon av Q i et kjent arrangement, få en oversettelse til en signalutgang som er proporsjonal med avstanden mellom føleren 58, 158 eller 258 og målelektoden 54, 154 eller 254. Ytterligere informasjon relatert til denne teknikk finner man i US patent-publikasjon 4.068.189.

Innsatsene 60 Og 61 utgjør deler av det øvre fastspenningselement 24 og respektive det nedre fastspenningselement 26. De blir benyttet til å tilpasse fastspenningsinnretningen til bruk sammen med rør av forskjellig stør-relse, samtidig som innsatsene 60 og 61 gjør det mulig for brukeren raskt å overføre fastspenningsinnretningen 22 fra en rørstørrelse til en annen.

Med hensyn til bruken og driften av den foreliggende oppfinnelse så vil fastspenningsinnretningen 22 best kunne festes til muffen 1 4 like før krafttangen 16 blir påtrykket toppenden 12. Fastspenningsinnretningen 22 blir festet til muffen 14 ved en posisjon som er bestemt for å gi de ønskede avlesninger, idet valget av denne posisjon er innlysende for en person med erfaring på dette fagfelt.

Idet der ytterligere henvises til figurene 3, 4A og 4B vil man forstå at når fastspenningsinnretningen 22 først er posisjonert på muffen 14, vil kamlåsene (øvre og nedre) 62 bli innstilt til sine låseposisjoner. Den avfasede skrue 50 blir løsgjort og avstandsstykket 52 blir fjernet. Fjern-ingen av avstandsstykket 52 fjerner enhver fast kontakt mellom det øvre f astspenningselement 24 og det nedre fastspenningselement 26, bortsett fra deres felles berøring med muffen 14. Det skal forstås at det er ikke essensielt med hensyn til å bruke eller fjerne avstandsstykket 52 for utnyttelsen av fastspenningsinnretningen 22 for oppnåelse av torsjons- eller dreiemomentavlesninger, fordi det her bare er involvert vridebevegelse ("twisting movement") ved denne operasjon.

Etter at fastspenningsinnretningen 22 er fastgjort til muffen 14, vil krafttangen 16 bli festet til toppenden 12, samtidig som røret blir dreiet og gjengen 40 blir sam-menkoblet. Avhengig av de spesielle gjengebehov vil hele sammenstillingen kunne bli utsatt for datamålinger og opptegninger ved hjelp av datamaskin 28 (figur 1), eller, slik tilfellet er som oftest, kan det forhåndsbestemmes at et visst terskeldreiemoment bør oppnås før datamaskinen 28 opptegner selve gjengeoppsettet.

Krafttangen 1 6 blir stoppet når man har nådd et forhåndsbestemt dreiemomentnivå. De datamaskingenererte kurver som fremkommer på skjermen 30, blir da observert av den erfarne operatør for bestemmelse hvorvidt gjengesammenstillingen er god eller dårlig. Dersom man detekterer en dårlig sammen stilling, vil hele sammenkoblingen bli demontert. Imidlertid, dersom man detekterer en god sammenstilling, vil krafttangen 1 6 og fastspenningsinnretningen 22 bli fjernet, hvoretter den neste sammenkobling blir forberedt.

Idet man ytterligere henviser til figur 3, vil man der se at det øvre fastspenningselement 24 og det nedre fastspenningselement 26 blir holdt på avstand ved hjelp av avstandsstykket 52 og den avfasede skrue 50. Etter tilfesting av fastspenningselementet 22 til muffen 14, vil skruen 50 bli løsgjort og avstandsstykket kan fjernes, noe som tillater at det øvre fastspenningselement 24 og det nedre fastspenningselement 26 kan frigjøres fra hverandre. I tilfeller hvor det er kjent at fastspenningselementene vil trekke fra hverandre eller sno seg, vil imidlertid fjerning av avstandsstykket 52 ikke være nødvendig. Det innebærer at fjerning av avstandsstykket 52 tillater at det øvre fastspenningselement og det nedre fastspenningselement 26 kan komme sammen uten å berøre hverandre. Når det øvre f astspenningselement 24 og det nedre fastspenningselement 26 blir vridd (det ene i retning med urviserne og det andre i retning mot urviserne) for avlesning av torsjonspåkjenning, vil det ikke være nødvendig med noe avstandsstykke 52 eller fjerning av avstandsstykket 52. Det er bare nødvendig for den avfasede skrue 50 (som virker som en fastspennings-skrue) å bli løsgjort for å tillate fri rotasjon av det øvre fastspenningselement 24 og det nedre fastspenningselement 26.

I forbindelse med rask tilfesting av fastspenningsinnretningen 22 er det viktig å ha dører 22a og legemer 22b i korrekt posisjon. Med hensyn til sistnevnte utsagn, idet man henviser til figur 4A, så ses det at fastspenningsinnretningen 22 omfatter rette halvsirkulære partier (øvre og nedre) som definerer dører 22a og venstre halvsirkulære partier (øvre og nedre) som definerer legemer 22b. Hver dør 22a er forbundet med et respektivt legeme 22b ved en hengselforbindelse 64, slik at døren 22a kan svinge i retning mot urviserne om hengslet 64 og bort fra legemet 22b. Under fastspenningsoperasjonen, når legemene 22b først er posisjonert rundt muffen 14, blir dørene 22a dreiet i en retning med urviserne rundt hengslet 64, for således å lukke seg på legemene 22b, samtidig som hele sammenstillingen blir låst i posisjon ved en rotasjon i retning mot urviserne hos kamlåsene 62 rundt dreietappen 63, hvilket innebærer at låsene 62 ankommer til en låseposisjon hvor et indre parti 62a av låsen 62 kommer til anlegg mot et flatt endeparti 61 av døren 22a.

For å kunne forenkle tilfestingen av fastspeningsinnret-ningen 22 til muffen 14, og for å tillate at f astspen-ningsoperas jonen utføres så raskt som mulig, vil således alle deler innbefattende dørene 22a og legemene 22b burde befinne seg i en optimal åpen posisjon, for å tillate lett plassering av fastspenningsinnretningen 22 på muffen 14 av røret. Fortrinnsvis blir dette utført ved hjelp av bruken av forskjellige stoppere og fjærer (ikke vist), som kan konstrueres til å være innbefattet i fastspenningsinnretningen 22 på passende steder, slik dette vil være opplagt for en person med kjennskap til denne type teknikk.

For rask komplettering av fastspenningsoperasjonen bør dessuten dørene 22a kunne svinge sammen ved at de festes sammen med et fleksibelt materiale. Det innebærer at dersom de øvre og nedre dører 22a blir løst forbundet med hverandre ved hjelp av et eller annet fleksibelt materiale, f.eks. belter av stoff, fjærer, løse tapper eller lignende, når den øvre dør 22a er lukket, vil den nedre dør 22a også lukke seg samtidig dermed, og da vil også f astspennings-operas jonen bli aksellerert tilsvarende. Det skal forstås at den løse forbindelse av dørene 22a på denne måte ikke vil og ikke bør forstyrre de påk jenningsavlesninger som blir avledet ved hjelp av fastspenningsinnretningen 22. Slik det fremgår av figur 4A, så skal det noteres at den avfasede skrue 50 fortrinnsvis er best plassert på den samme side som fastspenningsinnretningen 22, hvor føleren 158 og målet 154 befinner seg, det vil si på den side som definerer legemet 22b. På figur 4A er den avfasede skrue 50 vist på døren 22a bare for oversiktens skyld i forbindelse med inspeksjon og fortolkning av figur 4A.

Håndtakene 66 og 67 for fastspenningsinnretningen er fremskaffet som partier som operatøren kan gripe, samtidig som fastspenningsinnretningen 22 blir festet til eller fjernet fra muffen 14.

På figur 3 blir målet 54 og føleren 58 med den mellomliggende luftspalt 56 benyttet til måling av aksial påkjen-ningsbevegelse av muffen 14 i forhold til det dreiemoment som fremskaffes ved toppenden 12. Det innebærer at når koblingen definert ved toppenden 12 og muffen 14 blir utsatt for aksialpåkjenning, vil bevegelse indikert ved den dobbelte pil A på figur 3, finne sted, hvilket resulterer i en modifisert luftspalt 56. Denne modifikasjon med hensyn til luftspalt 56 blir detektert ved hjelp av føler 58 som funksjonerer i forbindelse med målet 54, og den aksialpåkjenning som forbindelsen er utsatt for, blir målt ved hjelp av datamaskin 28 som reaksjon på det signal som mottas fra føleren 58.

På figur 4A blir målelektroden 54 og føleren 158 sammen med den mellomliggende luftspalt 156 benyttet for måling av torsjonspåkjenningsbevegelse av muffen 14 i forhold til toppenden 12. Under drift, når toppenden 12 blir dreiet og skrudd inn i muffen 14, vil en viss vridning av muffen 14 finne sted i noen partier i forhold til det dreiemoment som påtrykkes. Samtidig vil avtetningene eller skuldrene (dreiemomentskulderen 42 på figur 2) bli kontaktet, idet graden av vridningsendring hos muffen 14, svarende til torsjonspåkjenningsbevegelse definert ved den dobbelte pil B som er inntegnet på figur 4A, blir opptegnet ved hjelp av datamaskinen 28 som et resultat av et signal fra føleren 158. Mer spesielt vil torsjonspåkjenningsbevegelsen resultere i en modifikasjon av luftspalten 156, idet denne modifikasjon i luftspalten 156 blir detektert ved hjelp av føleren 158 (som funksjonerer i kombinasjon med målelektroden 154), samtidig som føleren 158 skaffer et tilsvarende signal til datamaskinen 28. Disse påkjennings-eller vridningsendringer, når de sammenlignes med den dreiemomentkurve som fremskaffes av belastningscellen 20 (figur 1) på en vanlig måte, vil gjøre det mulig å foreta en bestemmelse med hensyn til sammenkoblingens kvalitet.

Idet der fortsatt refereres til figur 4A, så skal det forstås at jo lenger føleren 158 er plassert fra senter-aksen for røret (indikert ved henvisningssymbol X), jo mer følsomhet og forsterkning vil man kunne oppnå ved bruk av innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Slik det fremgår av figurene 3, 4A og 4B, er innsatsene 60 og 61 fremskaffet for å kunne overføre fastspenningsinnretningen 22 på en enkel måte fra et rør med en størrelse til et annet rør av en annen størrelse. Innsatsene 60 og 61 er fortrinnsvis fremstilt av metall, f.eks. stål, aluminium eller et hvilket som helst annet passende materiale. Innsatsene 60 og 61 er festet til fastspenningsinnretningen 22 ved hjelp av en bolt eller bolter (ikke vist) som er ført gjennom flenspartiet av innsatsene 60 og 61 . Innsatsene 60 og 61 er slik konstruert at man tillater en fastspenningsinnretning 22 til å kunne tilpasses en flerhet av rørstørrelser ved kun å endre størrelsen av innsatsene 60 og 61.

På figur 4B blir målelektroden 254 og føleren 258 sammen med den mellomliggende luftspalt 256 benyttet for måling av radialpåkjenningsbevegelse (betegnet med den dobbelte pil C) for muffen 14 i relasjon til toppenden 12. Under drift, når den kobling som er definert ved hjelp av toppenden 12 og muffen 14 blir utsatt for radialpåkjenning, vil en endring i omkretsen av røret 13 finne sted, og denne omkretsendring vil resultere i en tilsvarende endring i avstanden mellom målelektroden 254 og føleren 258. Spesielt vil det arrangement som omfatter fjæren 260 og fjærputen 262, tillate at luftspalten 256 eller dimensjonen mellom målelektroden 254 og føleren 258, å endre seg, samtidig som detekteringen av denne dimensjonsendring resulterer i måling av omkretsendring hos røret 13. På denne måte vil radialpåkjenningsføleren 258 fremskaffe et elektrisk signal svarende til radialpåkjenningen, slik dette er vist på figur 4B.

Figurene 5, 6 og 7 viser nedtegninger over dreiemoment i forhold til tid, hvilket anskueliggjør fordelen ved den foreliggende oppfinnelse med hensyn til tidligere kjente arrangementer (som måler bare dreiemoment). Mer spesielt anskueliggjør figur 5 en nedtegning av tid/dreiemoment hvor bidraget fra skulderen 42 (figur 2) under sammenstillingen av en toppende 12 og muffen 14, blir indikert ved en rask endring i dreiemomentkurven, det vil si en rask økning i helningen av dreiemomentkurven. Ved tilnærmet perfekte betingelser med hensyn til sammenstillingen, vil denne teknikk som innebærer "bare måling av dreiemoment" ha arbeidet ganske bra i henhold til kjent teknikk. Imidlertid, under verre enn perfekte betingelser, vil dreiemoment /tid-kurven under sammenstillingen av toppenden 12 og muffen 14 ville fremstå som anskueliggjort på figur 6, hvilket innebærer ikke noen brå økning i helningen av dreiemomentkurven, hvilket innebærer ingen detektering av bidraget fra skulderen under sammenstillingen.

Slik det fremgår av figur 7, bygger den foreliggende oppfinnelse på det forhold at, mens dreiemoment/tid-kurven ikke vil fungere under de betingelser som er angitt på figur 6, vil påkjenningskurven vist på figur 7 (stiplet linje) muliggjøre brukeren å detektere bidraget fra skulderen 42 under sammenstillingen av toppenden 1 2 og muffen 14 (figur 2).

Figur 8 er et blokkdiagram over systemet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Slik det fremgår av dette, omfatter systemet hovedsakelig en tangenhet 70, en påkjenningsmåleenhet 90, en sammenkoblingsmuffe 100, samt et systemdeksel 110 til hvilket der er forbundet et tastatur 120 samt en skriver 122.

Systemdekslet 110 omfatter:

datamaskin 28 (som kan være en hvilken som helst passende datamaskin, f.eks. en personlig datamaskin), katodestråle-rør-fremviser (CRT "Catholic Ray Tube") 30, en digital inngangsinnretning 112, som tjener som grensesnitt for mottagning av digitale data og videreføring av samme til datamaskinen 28, en digital utgangsinnretning 114 som tjener som et grensesnitt, samt digital/analog-omformer for mottagelse av digitale data fra datamaskinen 28, og omforming av digitale data til analog form før der fremskaffes analoge signaler til tangenheten 70, en analog inngangsinnretning 116 som tjener som et grensesnitt og analog/digital-omformer for mottagning av digitale data fra tangenheten 70 og påkjenningsmåleenhet 90 og omforming av de analoge data til digital form før disse overføres som digitale data til datamaskinen 28, samt en kraftforsyning 118.

Tangenheten 70 omfatter den tidligere omtalte lastcelle 20 (se figur 1) som er forbundet med krafttangen 16 og blir benyttet til måling av det dreiemoment som påtrykkes muffen 12 og toppenden 14, samtidig som dreiemomentmålingen blir fremskaffet ved trykksenderen 80 som et analogt inngangssignal til elementet 116. Trykksenderen 80 er en vanlig innretning, fortrinnsvis en to-tråds FMA måler for utsend-else av absolutt trykk, og produsert av SENSOTEC. Tangenheten 70 omfatter også kodeskiven 7 2 som er forbundet med muffen 12 og målehjul 74 forbundet med toppenden 14, idet skiven 72 og hjulet 74 blir benyttet for måling av antall omdreininger som muffen 12 og toppenden 14 gjen-nomløper. Dreiedataene blir kodet ved hjelp av en øvre dreieantallkoder 82 og en nedre dreieantallkoder 84, samtidig som de kodede digitale omdreiningsdata blir oversendt til den personlige datamaskin 28 via den digitale inngang 112. Datamaskinen 28 bruker disse omdreiningsdata og tiddata fra sin interne klokke til å beregne omdreininger pr. minutt (antall RPM) for toppenden 12 og muffen 14 under sammenstilling.

En vekselventil 76 og avlastningsventil 78 blir styrt ved hjelp av henholdsvis en vekselventilstyrekrets 86 og en avlastningsventilkrets 88, idet de sistenevnte styrekretser reagerer på analoge signaler som fremskaffes ved den digitale utgangsinnretning 114 (DAC), idet innretningen 114 mottar digitale kommandoer fra datamaskinen 28. Vekselventilen 76 og avlastningsventilen 78 utgjør deler av en vanlig hydraulikkrets (ikke vist) hos en vanlig tangenhet 70. Vekselventilen 76 endrer hydraulisk hastigheten hos krafttangen 16 (figur 1), mens avlastningsventilen 78 stopper krafttangen 16 når man har nådd et forhåndsbestemt dreiemoment.

Fortrinnsvis er vekselventilen 76 og avlastningsventilen 78 realisert ved hjelp av en toveis, normalt lukket, tallerken ("poppet")-type, pilotbetjent, solenoidpåvirket, patron-type, hydraulisk retningsstyrt ventil, f.eks. av den type som er produsert av Modular Controls.

Slik det allerede er omtalt ovenfor med hensyn til figurene 3, 4A og 4B, vil påkjenningssondene 58, 158 og 258 funksjo-nere i sammenheng med sine respektive mål 54, 154 og 254 for generering av signaler som skaffer indikasjoner av henholdsvis aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpå kjenning, nemlig til tilsvarende sondeomformere, henholdsvis 102, 104 og 106. Påk jenningssonder 58, 158 og 258 fremskaffer utgangssignaler som omfatter et radiofrekvens-signal med lavt nivå svarende til verdiene for henholdsvis aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpåkjenning, og omformerne 102, 104 og 106 omformer radiofrekvens-utgangssignalene til analoge signaler, fortrinnsvis med et spenningsområde fra 2 til 10 volt.

De analoge utgangssignaler fra omformerne 102, 104 og 106 blir overført til en analog inngangsinnretning 116 (ADC), idet sistnevnte omformer disse analogsignaler til digital form for fremskaffelse som digitale inngangsdata til datamaskinen 28.

Slik det fremgår av figur 8 vil innsignalene og utsignalene og de data som fremskaffes av og til tangenheten 70 og påkjenningsmåleenheten 90, fortrinnsvis strømme gjennom en forbindelsesboks 100.

En kraftforsyning 118 skaffer krafttilførsel for drift av hvert hovedelement innenfor systemdekslet 110, innbefattende den digitale inngangsinnretning 112, den digitale utgangsinnretning 114 (DAC), samt den analoge inngangsinnretning 116 (ADC).

Datamaskin 28 kan fremvise resultatene for sin databehand-ling enten CRT skjermen 30 eller via skriveren 122, og inngangsdata fra operatøren kan fremskaffes via tastaturet 120 til datamaskinen 28.

For å oppsummere virkemåten for systemet ifølge figur 8, innbefatter fremgangsmåten eller teknikken ifølge den foreliggende oppfinnelse følgende trinn: 1) beregning av omdreininger pr. minutt for toppenden 12 og krafttangen 16 basert på målinger for de omdreininger som toppenden 12 gjennomløper, ved hjelp av kodeskiven 72 og den øvre omdreiningskoder 82 (målehjulet 74 og den nedre omdreiningskoder 84 har tilknytning til muffen 14, og blir bare benyttet under spesielle omstendigheter for måling av bunnrørsomdreiningen, og blir ikke benyttet samtidig som fastspenningsinnretningen 22 blir benyttet for måling av de forskjellige påkjenningsverdier,) 2) måling av det dreiemoment som påtrykkes muffen 12 og toppenden 14 under startinngrepet mellom muffen 12 og toppenden 14, og etter inngrep med skulderen 42, idet slike målinger blir tatt ved hjelp av lastcellen 20 og trykksenderen 80, 3) måling av aksialpåkjenningen mellom toppenden 12 og muffen 14, slik dette måles ved hjelp av aksialpåkjen-ningssonden 58 og sondeomformeren 102, 4) måling av torsjonspåkjenning mellom toppenden 12 og muffen 14, slik dette måles ved hjelp av torsjonspåkjen-ningssonden 158 og sondeomformeren 104, samt 5) måling av radialpåkjenningen om omkretsen av muffen 14 når der påtrykkes maksimalt dreiemoment, idet en slik måling blir utført ved hjelp av radialpåkjenningssonden 258 og sondeomformeren 106.

Figur 9 er et flytdiagram over de operasjoner som utføres av datamaskinen 28 ved behandling av påkjenningsmåledata fremskaffet ved påkjenningsmåleenheten 90, samt av dreiemoment- og omdreiningsdata som er fremskaffet av tangenheten 70, slik dette er omtalt ovenfor.

Under henvisning til figurene 8 og 9, vil operatøren starte driften av systemet ved bruk av funksjonstastene på tastaturet 120 for å fremvise menyen på skjermen 30 (blokk 201 på figur 9). Tastaturet 120 blir deretter benyttet til å føre inn verdier som det spørres etter på menyen (blokk 202 på figur 9), og som har relasjon til den aktuelle gjenge-sammenstilling.

Fortrinnsvis vil operatøren bli presentert en menyfremvis-ning som inneholder noen eller alle av følgende parametre: jobbnummer, kommentarkode, forbindelsestall, tidligere forbindelsestall, nødvendig dreiemoment, dreiemomentskala, dreiemomentmaksimum, dreiemomentminimum, dreiemoment-referanse, dreiemomentskulderlinje, dreiemomentveksling, øvre dreietallsmaksimum, øvre dreietallsminimum, nedre dreietallsmaksimum, nedre dreietallsminimum, tidsskala, RPM (omdreininger pr. minutt) skala, påkjenningsinngangsmul-tiplikator, stoppnedtegning, avlastningsventil-tidsfor-sinkelse, pulser pr. øvre omdreining, pulser pr. nedre omdreining, stempelareal, maksimalt innsignal til transdus-er, påkjenningsmålers maksimalinngang, kraftinnretning, samt håndteringslengde. Selvsagt kan der introduseres andre menyoppsett, slik dette vil være innlysende for fagfolk på området. Under alle omstendigheter vil fremvisningen av menyen tillate at operatøren endrer uregelmentære innstillinger eller føre inn nye innstillinger for derved å "skreddersy" parametrene til den spesielle jobb som skal utføres.

Operatøren vil deretter oppkalle den grafiske fremvisning ved påvirkning av andre funksjonstaster på tastaturet 120 (blokk 203 på figur 9). Deretter vil sammenstillingen av toppenden 12 og muffen 14 (figur 1) starte ved aktivisering av krafttangen 16 (blokk 204 på figur 9). Inndata fra påkjenningssondene 58, 1 58 og 258, samt fra de andre følere i tangenheten 70, blir deretter fremskaffet via koblings-muffen 100 og innretningene 112, 114 og 116, nemlig til datamaskinen 28 (blokk 208a på figur 9). Disse inndataer blir skandert ved hjelp av datamaskinen 28 (blokk 205), og programmet vil deretter ta en beslutning med hensyn til hvorvidt eller ikke man skal starte den grafiske plotting av data i forhold til tid på et gitt referansepunkt (blokk 206 på figur 9). Det innebærer at man må ha nådd et visst minimum dreiemoment før datamaskinen 28 vil plotte og lagre informasjon.

Dersom man antar at et referansepunkt er identifisert, vil dataene bli plottet og fremkomme på skjermen 30 (blokk 208 på figur 9). Som et alternativ kan man samtidig fremskaffe data som et utgangssignal til feltinnretninger, det vil si til passende perifere utgangsinnretninger som er plassert i nærheten av sammenstillingsstedet (blokk 207 på figur 9).

Programmet vil deretter treffe en avgjørelse hvorvidt eller ikke plottingen skal avsluttes, og når denne beslutning er tatt, blir de oppsamlede data innspisert (blokker 209 og 210 på figur 9). De oppsamlede data blir fremvist på skjermen 30, og, som et annet alternativ, vil forskjellige statistiske bearbeidelser, oppblåsningsfunksjoner, eller overliggende funksjoner utføres under styring av operatøren (blokk 211 på figur 9). Den sistnevnte statistiske behandling, oppblåsningsfunksjoner og overlappingsfunksjoner er valgfrie mykvare-realiserte funksjoner som kan innlemmes i programmet for datamaskinen 28, slik dette ligger godt innenfor evnen hos programmerere med vanlig kunnskapsnivå innen denne teknikk.

Når dataene er blitt inspisert, kan operatøren enten akseptere eller forkaste dataene ved betjening av en eller flere funksjonstaster på tastaturet 120 (blokk 212 på figur 9). Dessuten kan operatøren lagre dataene ved betjening av tilsvarende funksjonstast på tastaturet 120 (blokk 213 på figur 9). Endelig kan operatøren vende tilbake til menyen ved betjening av andre funksjonstaster på tastaturet 120 (blokk 214 på figur 9), og sekvensen kan deretter startes på nytt på et hvilket som helst tidspunkt, nemlig ved innføring av menyverdier (tilbake til blokk 202 på figur 9).

Figurene 10, 11 og 12 er anskueliggjøringer av den type grafiske plottinger som ville kunne fremstå på skjermen 30 som et resultat av implementeringen av plottefunksjonene i henhold til programmet i datamaskinen 28 (blokk 208 på figur 9).

Slik det fremgår av figur 10, som er ment å representere et aksialpåkjenningsplott for en gjenge med ytre skulder, mens dreiemomentkurven ikke indikerer i noen grad bidraget fra skulderen 42 (figur 2) under sammenstillingen av toppenden 12 og muffen 14, gir påkjenningskurven en langt klarere indikasjon av skulderen, og det er dette kjennetegn hos påkjenningskurven som innebærer hovedfordelen ved fremgangsmåten, systemet og innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Fortsatt under henvisning til figur 10, så skal det forstås at fortrinnsvis blir datamaskinen 28 (figur 1) programmert til å starte'påkjenningsplottet ved midtpartiet av den venstre side av skjermen 30, uansett hvilken verdi på-kjenningsspenningsinngangen har ved starten av plottet. Den foranderlige inngangspåkjenningsspenning blir nedtegnet som en positiv eller negativ tendens. Idet man starter ved midtpartiet av skjermen 30, vil man kunne tillate at der visualiseres en positiv og negativ tendens. Dessuten vil en tilførsel av inngangsspenningen til skjermmidtpartiet tillate kompensasjon for små feil ved festing av fastspenningsinnretningen 22. For eks. innen området fra 2 til 10 volt vil et inngangssignal på 4, 4.33, 5.1, 5.39 volt alltid skulle startes ved midtpartiet av skjermen 30.

Figur 11, som representerer et radialpåkjenningsplott, vil dreiemomentkurven også her kunne sies å indikere generelt medvirkningen fra skulderen 42 under sammenstillingen av toppenden 12 og muffen 14, men nedtegningen eller plottet av radialpåkjenningen er mye mer definitiv i denne sammenheng.

Det skal gjøres oppmerksom på at hver gjengetype og stør-relse har sin egen påkjenningskurvesignatur. Denne signatur er avhengig av hvilken type påkjenningsavlesning som blir utført (radial, torsjon eller aksial), samt den posisjon hvor fastspenningsinnretningen 22 befinner seg.

På figur 12, som er ment å representere et aksialpåk jen-ningsplott for en gjenge med en ytre skulder, gir dreiemomentkurven ikke noen markert indikasjon på bidraget fra skulderen 42 under sammenstillingen av toppenden 12 og muffen 14. Imidlertid viser påkjenningskurven klart medvirkningen fra skulderen 42.

Selv om man nå har vist til foretrukne former og sammen-stillinger for belysning av oppfinnelsen, skal det forstås at forskjellige modifikasjoner kan utføres uten at man avviker fra idéen og omfanget ved den foreliggende fremstilling.

Claims (18)

1. Apparat for å bestemme kvaliteten av en gjenget rørskjøt, eksempelvis for brønnrør, omfattende innbyrdes inngripende gjenger (40) og en skulder (42), idet et første rør (12) blir sammenstilt med et andre rør (14) ved dreibar innføring av det første rør (12) i det andre rør (14) for fremskaffelse av en rørskjøt,karakterisert vedat apparatet omfatter to måleorganer bestående av et første måleorgan omfattende i det minste et første måleinstrument (20, 72, 74, 80, 82, 84) for måling av i det minste én av stør-relsene rotasjon av det første rør, rotasjon av det andre rør, det dreiemoment som påtrykkes det første rør, samt det dreiemoment som påtrykkes det andre rør for oppnåelse av et første sett av elektriske data, samt et andre måleorgan omfattende i det minste et andre måleinstrument (58, 158, 258) for måling av i det minste to av stør-relsene aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpåkjenning som påtrykkes et av det første og andre rør for oppnåelse av et andre sett av elektriske data, samt prosesseringsorganer (28, 110) for prosessering av det første og andre sett av elektriske data for bestemmelse av kvaliteten av rørskjøter, idet hver av nevnte i det minste ene første måleinstrument (20, 72, 74, 80, 82, 84) og nevnte i det minste ene andre måleinstrument (58, 158,

258) er innrettet til å ta samtidige målinger under sammenkruingen av rørene, slik at apparatet kan bestemme kvaliteten av rørskjøten under selve sammenkruingen.

2. Apparat som angitt i krav 1,karakterisert vedat nevnte i det minste ene andre måleinstrument (58, 158, 258) er i stand til å måle aksialpåkjenning og torsjonsspenning samtidig.

3. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert vedat nevnte i det minste ene andre måleinstrument (58, 158, 258) er i stand til å måle aksialpåkjenning og radialpåkjenning samtidig.

4. Apparat som angitt i krav 1,karakterisert vedat nevnte i det minste ene måleinstrument (58, 158, 258) er i stand til å måle torsjonspåkjenning og radialpåkjenning samtidig.

5. Apparat som angitt i krav 1,karakterisert vedat nevnte i det minste ene andre måleinstrument (58, 158, 258) er i stand til å måle aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpåkjenning samtidig.

6. Apparat som angitt i et av kravene 1-5,karakterisert vedat prosesseringsorgan-ene (28, 110) omfatter datamaskinorganer (28) for å motta og prosessere det første og andre sett av data.

7. Apparat som angitt i krav 6,karakterisert vedat datamaskinorganene (28) er i stand til å utvikle én eller flere grafiske kurver over påkjenning i forhold til tid for nevnte i det minste to av aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpåkjenning.

8. Apparat som angitt i krav 7,karakterisert vedat det er utført med en skjerm (30) for fremvisning av den grafiske kurve over påkjenning i relasjon til tid.

9. Apparat som angitt i krav 1 eller 6,karakterisert vedat prosesseringsorgan-ene (28, 110) omfatter organer som er innrettet til å sammenligne prosesserte data i forhold til andre tidsvarierende data for bestemmelse av kvaliteten av sammen stillingen av nevnte deler, spesielt rør.

10. Fremgangsmåte for å bestemme kvaliteten av en gjenget rørskjøt, eksempelvis for brønnrør, omfattende innbyrdes inngripende gjenger (40) og en skulder (42), idet et første rør (12) blir sammenstilt med et andre rør (14) ved dreibar innføring av det første rør (12) i det andre rør (14) for fremskaffelse av en rørskjøt, og idet fremgangsmåten innbefatter - å måle dreiemoment eller rotasjon for oppnåelse av et første sett av data, og - å måle påkjenning for oppnåelse av et andre sett av data, karakterisert vedat det trinn som ved-rører måling av påkjenning omfatter følgende - å samtidig måle minste to av størrelsene aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpåkjenning som blir påtrykket på et av det første eller andre rør (12, 14) under sammenstillingen av nevnte rør, og ved det ytterligere trinn - å prosessere det første og det andre sett av data for å bestemme kvaliteten av sammenstillingen av skjøten.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedat aksialpåkjenning og torsjonspåkjenning måles samtidig.

12.Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedat aksialpåkjenning og radialpåkjenning måles samtidig.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedat torsjonspåkjenning og radialpåkjenning måles samtidig.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedat aksialpåkjenning, torsjonspåkjenning og radialpåkjenning måles samtidig.

15. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 10-14,karakterisert vedat det benyttes datamaskinorganer (28) for prosessering av det første og andre sett av data.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedat datamaskinorganene (28) benyttes til fremskaffelse av et diagram over påkjenning i forhold til tid.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15,karakterisert vedat datamaskinorganene (28) benyttes for å sammenligne prosesserte data i forhold til andre tidsvarierende data for bestemmelse av kvaliteten av rørskjøten.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert vedat de prosesserte data blir fremvist som en funksjon av tid etter prosessering av det første og andre sett av data ved hjelp av datamaskinorganene (28).