NO318187B1

NO318187B1 - Rotasjonsenhet til momenttang

Info

Publication number: NO318187B1
Application number: NO20030968A
Authority: NO
Inventors: Per Slettedal; Terje Egeland
Original assignee: Aker Mh As
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2005-02-14
Also published as: WO2004076805A1; US7387050B2; US20060196316A1; US20080250902A1; GB0518754D0; GB2415928B; GB2415928A; NO20030968D0

Description

Den foreliggende oppfinnelse verører en rotasjonsenhet til momenttang i samsvar med ingressen til det etterfølgende krav 1.

En tidligere kjente momenttang er beskrevet i NO 163973, som omhandler en momentang innrettet til å både bryte opp og trekke til en gjengeforbindelse mellom to rør og dessuten spinne det ene av rørene i forhold til det andre for å koble rørene fra hverandre eller skru sammen forbindelsen.

I eldre løsninger enn dette benyttet man en særskilt anordning for å bryte opp og trekke til forbindelsen, mens en annen særskilt anordning ble benyttet for å spinne rørene fra hverandre eller sammen. Ved løsningen ifølge NO 163973 var det mulig å foreta både oppbryting/tiltrekking og spinning i samme maskin.

Løsningen ifølge NO 163973 innebar også den fordelen at den kunne håndtere rør innenfor et stort diameterområde.

For å oppnå dette er det ifølge NO 163973 foreslått å benytte en eller flere hovedsylindere som når tangens roterende del blir satt i rotasjon og på grunn av sylindernes plassering, blir presset sammen og tilfører trykk til et antall slavesylindere. Slavesylinderne forskyver i sin tur kjever til inngrep med det ene av rørene som er involvert og sørger for å holde disse i inngrep med røret med tilstrekkelig kraft til at forbindelsen kan brytes eller tiltrekkes med foreskrevet moment uten at kjevene glir i forhold til røret.

En løsning som ligner på NO 163973 er beskrevet i NO 306572. Kjevene er også her utstyrt med respektive slavesylindere. Disse trykksettes av en hovedsylinder montert på den roterende delen, hvilken hovedsylinder i sin tur påvirkes av et stempel som er montert utenfor den roterende delen. Kjevene bringes til inngrep med røret ved trykkøkningen fra hovedsylinderen. Ventiler sørger for at trykket i slavesylinderne opprettholdes uavhengig av hovedsylinderen.

I en senere patentsøknad (WO 00/45027) av samme søker som NO 306572 blir det opplyst at i løsningen ifølge sistnevnte patent må stempelet trykke gjentatte ganger på hovedsylinderen for å tilveiebringe tilstrekkelig mengde hydraulisk væske til å skyve kjevene til inngrep, samt å oppnå tilstrekkelig holdekraft. Dette forsinker operasjonen vesentlig. I WO 00/45027 løses dette problemet angivelig ved hjelp av trykkakkumulatorer.

For å sette den roterende delen i rotasjon benyttes i stor grad tannhjul som står i direkte inngrep med en fortanning på den roterende delen.

US 4334444 viser en momenttang der rotasjonsenheten drives via et kjede som kommer i inngrep med tenner langs den roterende delens omkrets. Det er anordnet en tannsektor som kan lukkes foran en åpning for innføring av røret som skal roteres. På grunn av denne tannsektoren kan det anordnes et helt antall tenner langs hele sirkelen uten at man trenger å ta hensyn til åpningen. Imidlertid er denne åpningen en stor ulempe i alle andre henseender. En klaff for å lukke åpningen skal betjenes for lukking og åpning. Dette krever aktuatorer og tilhørende hydraulisk eller elektrisk krafttilførsel. Siden aktuatorene befinner seg på en roterende del må tilførselen enten gå gjennom en svivelkobling eller være til- og frakoblbar. Dessuten tar lukking og åpning av klaffen verdifull tid, klaffen er i veien også når den er åpen og den er svært utsatt for slitasje og skader.

US 3691875 beskriver en momenttang med kjededrift der kjedet er lagt på en slik måte at det ikke er mulig å ha en sideveis åpning for innføring av rør. Det samme gjelder momenttangen som er beskrevet i WO 98/26153.

I US 4200010 benyttes det også et kjede for driften av tangen, men den omfatter ikke noen roterende del med innføringsåpning. I stedet er det to belter som griper røret og roterer dette. En slik tang kan kun benyttes som spinner og ikke som momenttang.

Ved den foreliggende oppfinnelse er tilveiebrakt et drivsystem for å rotere tangens roterende del. Dette systemet innebærer at man oppnår kjededriftens fordeler sammenlignet med de systemer som baserer seg på tannhjulsdrift gjennom flere tannhjul som er plassert langs den roterende delens periferi, samtidig som man tilveiebringer en sideveis innføringsåpning som ikke behøver å lukkes under rotasjonen.

Dette oppnås ved at åpningen er innrettet til å holdes åpen under den roterende delens rotasjonsbevegelse og at en strekning som kjedet strekker seg over mellom tennene som befinner nærmest åpningen på hver side av denne, tilsvarer et helt antall tenner.

Fortrinnsvis er fordelingen av tenner på den roterende delen definert av:

der:

t er kjedets deling i mm,

Ni er antall tenner det er plass til mellom de to tennene som er nærmest åpningen, N2 er antall tenner langs den roterende delens buede parti,

a er vinkelen i radianer mellom de tennene som er nærmest åpningen og r er den roterende delens radius ved kjedet, d.v.s avstanden fra den roterende delens senter til senter på kjedets ruller. Derved oppnås en svært myk gange av rotasjonsenheten.

Ved at Ni er lik 8 oppnås et hensiktsmessig antall tenner rundt rotasjonsenhetens omkrets.

Ved at den roterende delen står i inngrep med minst to kjeder, som virker synkront reduseres belastningen på kjedene.

Ved at kjedene er anordnet diametralt på motsatte sider av den roterende delen får man symmetrisk belastning av den roterende delen.

Ved at den roterende delen har utskiftbare tenner forenkles vedlikeholdet.

Ved at kjedet strekker seg over et første tannhjul som er operativt forbundet med en motor, for eksempel en hydraulisk motor, og et andre tannhjul som virker som et vendehjul, der tannhjulene er anordnet i avstand fra hverandre ved den roterende delens periferi far man en kompakt løsning med få komponenter.

Ved at den roterende delen er glideopplagret på en plate på den faste delen oppnås en kostnadseffektiv og sikker opplagring av den roterende delen.

Kjededrift gir en mer robust konstruksjon og jevnere gange. Jevnere gange gir mindre risiko for "bitemerker" fra kjevene på røret. Kjedet vil stå i inngrep med den roterende delen over et betydelig lengre område enn et tannhjul. Dette vil redusere belastningen på den enkelte tannen på den roterende delen og i forhold til direkte inngrep mellom et tannhjul og den roterende delen, vil kjedet få en jevnere belastning. Dessuten vil kjedet kunne stå i inngrep med den roterende delen over en så stor sektor at selv om den roterende delen ikke har tenner rundt hele periferien (for eksempel på grunn av en åpning for innføring av rør) vil kjedet alltid stå i inngrep med den roterende delen. Dette vil ikke være tilfellet ved direkte inngrep med tannhjul, der tannhjulene vil tre ut og inn av inngrep med den roterende delen for hver omdreining. Dette øker belastningen og risikoen for skade på både tannhjul og tenner på den roterende delen.

Ved direkte inngrep med tannhjul vil den komponenten som utsettes for mest slitasje være nettopp tannhjulet. Ved kjededrift vil dette være kjedet. Det er lettere å skifte et slitt eller ødelagt kjede enn tannhjul, da tannhjul nødvendigvis må være solid festet til akslingen, mens kjedet vil ligge mer eller mindre løst rundt tannhjulene. Dessuten kan tennene på den roterende delen gjøres utskiftbare, slik at slitte eller ødelagte tenner kan skiftes på en enkel måte. Selv ved manglende tenner på den roterende delen vil tangen likevel kunne brukes, da kjedet vil stå i inngrep med andre tenner. Drivsystem med kjede vil ikke være like ømfintlig for smuss, som for eksempel drivsystem basert på direkte tannhjulsoverføring. Støy fra systemet reduseres også.

Kostnadene for å produsere et slikt drivsystem vil også kunne være lavere.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert ved hjelp av utførelseseksempler vist i de medfølgende tegninger, der:

Figur 1 viser en roterende momenttang ifølge den foreliggende oppfinnelse,

Figur 2 viser rotasjonsenheten til momenttangen ifølge oppfinnelsen,

Figur 3 viser i hovedsak den roterende delen av rotasjonsenheten,

Figur 4 viser et snitt gjennom rotasjonsenheten,

Figur 5 viser et hydraulisk koblingsskjema over de viktigste komponentene som tilveiebringer griping av røret,

Figur 6 viser en alternativ hydraulisk oppkobling,

Figur 7 viser en alternativ gripe- og holdeanordning, der

Figur 7a viser en kjeve helt trukket tilbake fra røret,

Figur 7b viser kjeven i ferd med å skyves til inngrep med røret og

Figur 7c viser kjeven helt i inngrep med røret og

Figur 8 illustrerer et prinsipp ved fordeling av tenner på den roterende delen.

Figur 1 viser den roterende momenttangen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Tangen har en ramme 60, som generelt består av en horisontal del 61 og en vertikal del 62. Rammen 60 kan være montert på en føringsskinne (ikke vist) slik at den kan forskyves horisontalt på et boredekk for å bringe tangen i inngrep med eller ut av inngrep med et rør 70 (vist i figur 4).

På den vertikale delen 62 av rammen 60 er det anordnet, som nederste komponent, en holdeenhet (back-up) 63. Denne omfatter gripekjever 64, som er innrettet til å gripe et rør på undersiden av en rørskjøt (ikke vist) for å fastholde dette. Oppbygningen av holdeenheten er i prinsippet konvensjonell og vil forstås av en fagmann på området. Denne vil derfor ikke forklares i detalj her.

Over holdeenheten 63 er det anordnet en rotasjonsenhet 65, som er innrettet til å gripe et rør på oversiden av en rørskjøt. Rotasjonsenheten 65 skal forklares i detalj i det etterfølgende. Over rotasjonsenheten 65 er det anordnet en spinneenhet 66. Denne enheten er innrettet til å spinne røret på oversiden av rørskjøten ut av gjengeinngrep med et rør på undersiden av rørskjøten eller å spinne røret inn i gjengeinngrep med røret under rørskjøten. Spinneenheten er av en lettere konstruksjon enn rotasjonsenheten 65 og opererer under et vesentlig lavere moment enn rotasjonsenheten. Den er derfor ikke i stand til å brekke opp en rørskjøt eller å trekke til en rørskjøt. Imidlertid kan spinneenheten 65 rotere rør med en betydelig høyere hastighet enn rotasjonsenheten 65.

I figur 2 er rotasjonsenheten 65 til tangen i følge oppfinnelsen vist. Den omfatter en roterende del 40 og en fast del 41. Den roterende delen 40 er opplagret på en plate 42 som er festet til den faste delen via bolter 54 og braketter 55. Platen 42 har en åpning 49. Den roterende delen er generelt skiveformet med et sentralt hulrom 44 og en åpning

45 som strekker seg fra hulrommet 44 til skivens 40 periferi. Langs omkretsen av den roterende delen 40 er det anordnet en fortanning 43. Denne fortanningen kan bestå av enkelttenner som er festet, for eksempel skrudd fast i skiven 40. Fortanningen 43 står i inngrep med to kjeder 46,47, som hver strekker seg over to tannhjul 48, 50. Det ene tannhjulet 50 er kraftforbundet med en motor 51, fortrinnsvis en hydraulisk motor. Alternativt kan det også benyttes ett kjede som eventuelt kan strekke seg over en

sirkelsektor som er større enn hvert av kjedene 46,47. Når ett av kjedene 46,46 passerer over åpningen 45 er det viktig at kjedet treffer så nøyaktig som mulig på den første tannen etter åpningen, for i størst mulig grad å unngå slitasje på tann og kjede og for å unngå rykkete bevegelse. Derfor er strekningen som kjedet strekker seg over mellom tennene på hver side av åpningen 45 tilpasset slik at den tilsvarer et helt antall tenner. Det er funnet at dette kan oppnås ved at følgende to ligninger tilfredsstilles:

der:

t er kjedets deling i mm,

N) er antall tenner det er plass til over åpningen 45, mellom de to tennene som er nærmest åpningen,

N2 er antall tenner langs den roterende delens 40 buede parti,

a er vinkelen i radianer mellom de tennene som er nærmest åpningen og r er den roterende delens 45 radius ved kjedet, d.v.s avstanden fra den roterende delens 45 senter til senter på kjedets ruller.

I figur 8 er forholdet definert ovenfor ved ligningene (1) og (2) illustrert ved et utførelseseksempel. I figuren er den roterende delen 40 vist skjematisk i planriss. Det er også vist ett kjede 46 som strekker seg over de to tannhjulene 48, 50. Rundt den roterende delens 40 periferi er det vist et antall tenner 43.1 det viste eksempelet er det valgt at det skal være plass til 67 tenner langs den roterende delens 40 buede parti. Imidlertid er det ikke behov for så stor tanntetthet og man har derfor valgt kun å montere tredje hver tann, bortsett fra på hver side av åpningen 45, der det står to tenner inntil hverandre for å øke styrken her og diametralt motsatt av åpningen der det mangler tre tenner på rad, for å oppnå symmetri. Et færre antall tenner enn det er plass til reduserer kostnadene og gjør det lettere å montere tennene.

Den rettlinjede avstanden Lr mellom de to tennene 43a og 43b, som er nærmest åpningen 45 på hver side av denne, er kortere enn den buede avstanden Lb som følger den roterende delens 40 krumning. Dersom kjedet hadde fulgt den buede avstanden Lb ville plasseringen av tennene være gitt entydig av antallet tenner totalt og radien r på den roterende delen ved kjedet. Imidlertid vil kjedet følge den rettlinjede avstanden Lr. Følgelig må det langs denne avstanden Lr være plass til et helt antall tenner. I det viste eksempelet er det bestemt at det skal være plass til 8 tenner langs den rettlinjede avstanden Lr mellom de to tennene 43a og 43b.

Det er også valgt en deling på kjedet, d.v.s. senteravstand t mellom hver av kjedets 46 ruller på 76,2 mm.

Ved å sette disse tallene inn i ligningene (1) og (2) vil man kunne beregne vinkelen a og radien r. Man finner da at radien r må være 911,7119 mm og vinkelen a må være 0,68176 rad som tilsvarer 39,06°. Dersom man ikke hadde tatt hensyn til hvordan kjedet 46 strekker seg mellom tennene 43a og 43b ville kjedet ha bommet med 12 mm på tannen. Dette ville ha medført en stor belastning på denne tannen og rykkete bevegelse.

Den ovennevnte måten å fordele tenner på en roterende del og betingelsen ifølge ligningene (1) og (2) kan også benyttes i andre sammenhenger enn den beskrevne, der det av ulike grunner kan være behov for å ha tilgang til et område innenfor den roterende delens fortanning.

Den faste delen 41 omfatter en ramme 52, som bærer platen 42, tannhjulene 48,50 og motorene 51. Rammen 52 er opplagret flytende i et ledd 53. Ved denne opplagringen kan rotasjonsenheten 65 automatisk innrette seg i forhold til røret som skal gripes.

På den faste delen 41 er det montert gripesylindere 4,5, 6. Disse støter med sin stempelstang mot et fremspring lc, 2c, 3c på hver av tre gripekjever 1,2, 3. Stempelstangen er imidlertid ikke festet til fremspringet. Holdesylindere la, 2a, 3a befinner seg inne i gripekjevene 1,2, 3 og er således ikke synlige i figur 2, men én av disse kan ses i figur 4. Det kan benyttes tre forskyvbare gripekjever, som vist, men det er også tenkelig å benytte flere eller færre gripekjever. Ved færre forskyvbare gripekjever kan det også være anordnet en eller flere faste gripekjever, som står fastmontert på den roterende delen. Dette vil være avhengig av hvor stort område av rørdimensjoner man ønsker å bruke tangen på.

Når den roterende delen skal roteres aktueres motorene 51 og driver derved kjedene 46, 47 til å bevege seg i samme retning. Kjedene 46,47 roterer således den roterende delen 40, som glir på ikke viste glidelagere på platen 42.

I figur 3 er den faste delen av rotasjonsenheten fjernet. I denne figuren blir således to slavesylindere 18 og to hovedsylindere 19 synlig. Disse er fortrinnsvis plassert slik at de virker mot hverandre og synkront, slik at ikke hovedsylindeme 19 bidrar til å rotere den roterende delen 40.

Rotasjonsenheten 65 er utstyrt med ikke viste sensorer for å detektere posisjonen til den roterende delen 40, slik at den roterende delen kan posisjoneres nøyaktig med åpningen 45 fluktende med åpningen 49, slik at tangen kan tres inn over rør som skal skrus, ved å føre åpningene 45,49 inn på røret. Kjevene 1 og 3 nærmest åpningen 45 er trukket tilbake for å gi rom for at røret kan passere. Disse kjevene 1 og 3 må derfor forskyves over en lengre strekning før de kommer til inngrep med røret enn kjeven 2.

En utløsermekanisme for holdesylinderne skal nå beskrives: Denne omfatter to plater 57 og 58, som bortsett fra en åpning 45a og 45b er ringformede. Den nedre platen 58 ligger på den roterende delen 40 og er operativt forbundet med tre utløserventiler 10b, 1 lb,

12b (se figur 5). Den øvre platen 57 er forbundet med den faste delen 41 via aktuatorer 56. For å betjene ventilene 10b, 1 lb, 12, som avlaster trykket fra holdesylinderne la, 2a, 3a (se figur 5), aktueres aktuatorene 56. Den øvre platen 57 presses ned mot den nedre platen 58, som i sin tur skyver ventilene 10b, 1 lb, 12b fra en første posisjon til en andre

posisjon. Uansett hvilken posisjon den roterende delen 40 har i forhold til den faste delen 41 vil den øvre platen 57 være i stand til å presse ned den nedre platen. Figur 4 viser i snitt en del av rotasjonsenheten. Man ser her bl.a. en av motorene 51, ett av kjedene 46, den roterende delen 40, platen 42, en av gripesylinderne 5, som med sin stempelstang støter mot fremspringet 2c, og en av gripekjevene 2. Inne i gripekjeven 2 ser man en av holdesylinderne la. Det er også vist et rør 70, som i denne situasjonen nettopp har blitt grepet av gripekjeven 2, ved at gripesylinderen 5 har skjøvet den frem mot røret 70. Figur 5 viser et mulig utførelseseksempel på den hydrauliske oppkoblingen for gripefunksjonen for rotasjonsenheten. Dessuten er det vist en oppkobling for rotasjonsfunksjonen. I figuren er komponenter som sitter på den roterende delen 40 av rotasjonsenheten 65 tegnet innenfor en linje 30. Komponentene utenfor denne befinner seg på den faste delen 41.

På den roterende delen 40 finner man kjevene 1,2, 3, som er innrettet til å gripe og fastholde et rør 70, som beskrevet ovenfor.

Kjevene 1,2,3 er koblet til den respektive holdesylinderen la, 2a, 3a. Via respektive ledningsforbindelser lb, 2b, 3b står sylinderenela, 2a, 3a sine stempelsider i forbindelse med en respektiv ventilsammenstilling 10,11,12. Ventilsammenstillingene 10,11,12 omfatter en tilbakeslagsventil 10a, 1 la, 12a, som åpner for hydraulisk kommunikasjon mot den respektive holdesylinderen la, 2a, 3a når det hydrauliske fluidet har et visst trykk, og som stenger for kommunikasjon motsatt vei, og den toveis utløserventilen 10b, 1 lb, 12b, som er omtalt i forbindelse med figur 3, og som i en første stilling tilveiebringer kommunikasjon mot den respektive holdesylinderens la, 2a, 3a stempelside og stenger for kommunikasjon motsatt vei, og i en andre stilling åpner for kommunikasjon begge veier.

Den respektive tilbakeslagsventilen 10a, lia, 12a står i kommunikasjon med stempelsiden til en slavesylinder 18 via en respektiv ledning 10c, 1 lc, 12c. Det er hensiktsmessig anordnet tre mekanisk koblede slavesylindere 18, men kun én er vist i figur 5. Den respektive toveis ventilen 10b, 1 lb, 12b står også i kommunikasjon med slavesylinderens 18 stempelside, via en respektiv ledning 10d, lid, 12d og en felles tilbakeslagsventil 20, som åpner for hydraulisk kommunikasjon mot slavesylinderen 18 ved et visst hydraulisk trykk og stenger for kommunikasjon motsatt vei. Ledningene 10d, lid, 12d står også i kommunikasjon med et felles hydraulisk reservoar 16.

De toveis ventilene 10b, 11b, 12b betjenes av en utløsningsaktuator 56, som virker på ventilene 10b, 1 lb, 12b via en første plate 57 på den faste delen og en andre plate 58 på den roterende delen. Slik det er vist i figur 3 er det hensiktsmessig anordnet minst tre utløsningsaktuatorer 56.

Slavesylinderens 18 stangside står i kommunikasjon med stempelsiden til samme sylinder 18 via en ventil 21. Ventilen 21 omfatter en tilbakeslagsventil 21a, som åpner for kommunikasjon fra stempelsiden til stangside og stenger for kommunikasjon motsatt vei, og en strupning 21b som gir begrenset hydraulisk kommunikasjon fra stangsiden til stempelsiden. Slavesylinderen er utstyrt med en returfjær 18a, som virker til å skyve stempelet 18b mot stangsiden.

Holdesylindernes la, 2a, 3a stangsider står i kommunikasjon med en respektiv ventil 13, 14,15. Hver av ventilene 13,14,15 omfatter en tilbakeslagsventil 13a, 14a, 15a, som åpner for kommunikasjon fra den respektive holdesylinderens la,2a,3a stempelside og stenger for kommunikasjon motsatt vei, og en strupning 13b, . 14b, 15b som gir begrenset hydraulisk kommunikasjon mot stangsiden. Ventilene 13,14,15 står videre i kommunikasjon med en felles akkumulator 17.

På den faste delen 41 finner man en hydraulisk sylinder 19, som i det etterfølgende betegnes en hovedsylinder 19. Hovedsylinderen vil, når den aktueres og når slavesylinderen 18 befinner seg i riktig posisjon for dette, trykke med sin stempelstang 19a mot slavesylinderens 18 stempelstang 18c.

Når den roterende delen 40 befinner seg i en slik posisjon at hovedsylinderen 19 og slavesylinderen 18 står operativt rett overfor hverandre, vil også en respektiv gripesylinder 4,5, 6, befinne seg operativt rett overfor fremspringet lc, 2c, 3c (ikke vist i figur 5) på en respektiv kjeve 1,2, 3. De tre gripesylinderne 4, 5,6 vil, når de aktueres i denne posisjonen, skyve kjevene 1, 2,3 til inngrep med røret.

Gripesylinderne 4, 5,6 er på stempelsiden hydraulisk koblet til en respektiv slavesylinder 31, 32, 33. Røret 70 står nærmere gripekjeven 6. Slavesylinderne 31,32, 33 aktueres via et synkroniseirngselement 36 av en synkroniseirngssylinder 34, som via en lastholdeventilsammenstilling 35 står i forbindelse med en ikke vist pumpe. Sylinderen 32 kortere enn sylinderne 31 og 32, da gripesylinderen 5 skal forskyve sin gripekjeve 2 over en kortere strekning for å komme i inngrep med røret 70, slik som forklart ovenfor i forbindelse med figur 3.

Via en respektiv lastholdeventilsammenstilling 7, 8,9 står gripesylindemes stangsider i forbindelse med den ikke viste pumpen.

De hydrauliske motorene 51 er koblet til en ikke vist pumpe som kan drive motorene 51 i den ene eller den andre retningen. Vi en utveksling 37 er hver av motorene 51 koblet til et respektivt tannhjul 50. Det er også vist en mekanisk brems 38 som kan betjenes via ventilsammenstillinger 39a, 39b.

Virkemåten til den hydrauliske oppkoblingen i figur 5 skal nå forklares nærmere.

For å aktivere de tre gripekjevene 1, 2,3, som er en del av den roterende delen av tangen, brukes de tre gripesylinderne 4,5,6, som aktiviseres og posisjoneres synkront via synkroniseringssylinderen 34 og slavesylinderne 31, 32, 33. Synkroniseringssylinderen får fortrinnsvis tilført hydraulisk kraft fra ringledningsnettet eller et selvstendig hydraulisk pumpeaggregat, som kan være plassert på tangen eller i nærheten av denne. Gripesylinderne styres ved hjelp av de hydrauliske lastholdeventilsammenstillingene 7,8,9, og synkroniseres ved at synkroniseringssylinderen 34 kjøres mot de tre slavesylinderne 31, 32, 33, som er mekanisk forbundet med hverandre via synkroniseringselementet 36. Slavesylinderne 31, 32,33 er koblet til gripesylinderne 4, 5,6, slik at når synkroniseringssylinderen 34 kjøres mot slavesylinderne 31, 32, 33 vil det overføres en hydraulisk volumstrøm fra de respektive slavesylinderene 31, 32, 33 til de respektive gripesylindrene 4,5, 6, og man får en synkronisert bevegelse av gripesylindrene.

Forflytning og posisjonering av gripekjevene utføres ved at de respektive gripesylinderne kjøres mot fremspringet lc, 2c, 3,c på kjevene 1,2,3, og kjevene trekkes således ut mot senter av hulrommet 44 til de treffer røret 70 . Gripesylinderne vil holde kjevene i stillstand og med press mot røret 70.

Når kjevene trekkes mot røret drar de også med seg de tre holdesylindere la, 2a, 3a, som suger hydraulikkolje fra det åpne reservoaret 16 gjennom ventilsammenstillingen 10,11,12, og inn på holdesylindemes la, 2a, 3a stempelside. Ventilene 10b, 1 lb, 12b står da i stillingen som er vist i figur 1, der olje slippes forbi i retning mot holdesylinderne la, 2a, 3a, men ikke kan strømme bort fra disse. Hydraulikkoljen på holdesylindemes la, 2a, 3a stangside evakueres gjennom ventilene 13,14,15 til akkumulatoren 17.

For å øke klemkraften mellom gripekj evene og røret, tilføres en oljemengde til holdesylindemes la, 2a, 3a stempelside. Siden den tilførte oljemengden ikke genererer noen bevegelse av gripekjevene vil denne tilførte oljemengden medføre at trykket øker og dermed også klemkraften. Tilførselen av denne oljemengden oppnås ved at hovedsylinderen 19, som er plassert på den faste delen av tangen, trykker mot slavesylinderen 18, plassert på den roterende delen av tangen. Denne oljemengden strømmer til holdesylinderne la, 2a, 3a via ventilene 10a, 1 la, 12a. Trykket i hovedsylinderen 19 reguleres ved hjelp av en trykktransmitter i lukket sløyfe med en proporsjonal retningsventil (ikke vist). Siden oversettingsforholdet mellom hovedsylinderen 19 og slavesylinderen 18 er konstant, kan trykket i holdesylinderne la, 2a, 3a enkelt kontrolleres. Når ønsket trykk er oppnådd returnerer hovedsylinderen 19 til utgangsposisjonen. Når sylinder 19 returnerer vil sylinderen 18 følge etter på grunn av retur fjæren 18a, og olje vil da gå fra sylinderens 18 stangside til stempelsiden via ventilsammenstillingen 21. Sylinderen 18 vil samtidig også etterfylles fra reservoaret 16 via tilbakeslagsventilen 20. Da ventilsammenstillingene 10,11 og 12 sperrer for oljestrøm bort fra holdesylinderne la, 2a, 3a, vil disse opprettholde sin klemkraft mot røret.

Når gripesylinderne 4,5, 6 også tilbakeføres til sine opprinnelige posisjoner kan tangen rotere fritt med røret til ønsket moment er oppnådd. Tangen kan roteres som vist ved hjelp av hydrauliske motorer, løpehjul og kjeder. Momentet kontrolleres av en lukket reguleringssløyfe med momenttilbakemelding fra innfestningen av den faste delen av tangen og en proporsjonalventil (ikke vist) koblet til de hydrauliske motorene 51.

For å frigjøre røret fra inngrepet fra gripekjevene 1,2,3, betjenes utløsningsaktuatoren 56, som via platene 57 og 58 forskyver ventilen 10b, 1 lb, 12b i ventilsammenstillingen 10,11,12 til posisjonen som gir kommunikasjon i begge retninger. Derved vil trykket avlastes fra holdesylindemes la, 2a, 3a stempelside og gripekjevenes trykk avlastes. Akkumulatoren 17, som er koblet til holdesylindemes la, 2a, 3a stangside, tilfører et trykk til holdesylindemes la, 2a, 3a stangside gjennom strupningen 13b, 14b, 15b. Dette trykket sørger for å returnere holdesylinderne til utgangsposisjonen. Strupningene 13b, 14b, 15b vil kontrollere hastigheten på dette returslaget.

I figur 6 er det vist noe forenklet en alternativ hydraulisk oppkobling. Her er reservoaret 16 fjernet. Akkumulatoren 17 kan være en blæreakkumulator fylt med nitrogen, som vist, eller en stempelakkumulator. I stedet for en returfjær i slavesylinderen 18 er hver av holdesylinderne la, 2a, 3a utstyrt med en returfjær lc, 2c, 3c. Disse returfjærene vil, når toveisventilene 10b, 1 lb, 12b står åpne, skyve holdesylindemes stempler tilbake og derved presse det hydrauliske fluidet tilbake til slavesylinderen 18 og returnere denne. Akkumulatoren 17 vil også bidra til dette. Det vil således ikke være behov for returfjær i holdesylinderen 18.

En alternativ løsning for å øke klemkraften mellom rør og gripekjever etter at gripesylinderne har forskjøvet disse til inngrep med røret er vist i figur 7.1 stedet for det viste hydrauliske arrangementet for tilførsel av hydraulisk kraft til holdesylinderen benyttes her gripesylinderne 4,5, 6 (i figurene 7a, b, c) er kun den ene sylinderen 4 vist) til å dytte mot en arm 80 forbundet med en eksenter 81 på gripekjeven 1.1 figur 7a er kjeven 1 trukket helt tilbake og gripesylinderen 4 står klar til å dytte på armen 80.1 en første fase (se figur 7b) dytter gripesylinderen mot armen 80, men uten å rotere denne om eksenteren 81. Kjeven 1 vil derved forskyves mot røret 70 og til inngrep med dette. Samtidig trekkes holdesylinderen la med. Holdesylinderen suger hydraulisk fluid fra et ikke vist reservoar. Etter at kjeven 1 har kommet i inngrep med røret 70 og ytterligere forskyvning av kjeven 1 ikke lenger er mulig vil gripesylinderen begynne å rotere armen 80 om eksenteren 81. Dette vil ha den effekt at eksenteren 81 prøver å gjøre gripekjeven 1 lenger. Imidlertid lar ikke dette seg gjøre i retning mot røret 70 og derved vil holdesylinderens la stempelstang og stempel presses innover i selve sylinderen, samtidig som at holdesylinderens og stempelstangens senterlinje 82 roteres over rotasjonssenteret 83 til eksenteren. Derved vil tilgjengelig volum for den avgrensede oljemengden i holdesylinderen la blir mindre og trykket øker derved. Den nødvendige kraften gripesylinderen 4 må ha for å rotere armen med eksenteren 81 og armens 80 posisjon, vil ha en gitt sammenheng med trykket i holdesylinderen la, slik at klemkraft mellom rør 70 og gripekjever kan bestemmes og kontrolleres. Når gripesylindemes kraftpåvirkning på armen 80 opphører vil netto kraft gitt av trykket på holdesylinderens la stempel prøve å forskyve stempelet fremover i selve sylinderen, men siden holdesylinderen har rotert om dens innfesting i selve sylinderen over rotasjonssenter, vil den være mekanisk låst. Holdesylinderen virker derved som en hydraulisk fjær.

Det kan for utførelsesformen i figur 7 benyttes et forenklet hydraulisk arrangement, som ikke har hoved- og slavesylinder, men der det vil være ventiler for å slippe hydraulisk trykk ut av holdesylinderne, i samsvar med prinsippene vist i figurene 5 og 6.

Retur av kjevene vil for eksempel kunne tilveiebringes ved at det åpnes en ventil (tilsvarende ventilene 10b, 1 lb, 12b) som slipper trykket ut fra holdesylinderne. Kjevene vil trekkes tilbake enten ved hjelp av en returfjær eller ved hjelp av hydraulisk trykk. Armen 80 med eksenteren 81 kan være utstyrt med en returfjær (ikke vist) for å bringe denne tilbake til utgangsstillingen. Alternativt kan returen av armen 80 tilveiebringes ved gravitasjonen alene.

En alternativ utførelse for synkronisering av gripesylindrene vil være å ha en posisjonsmåling i for hver av gripesylinderne med separate proporsjonalventiler, slik at gripesylinderne kan posisjoneres individuelt og dermed synkroniseres.

Claims

1. Rotasjonsenhet til momenttang for å løsne og/eller trekke til gjengeforbindelser mellom rør og/eller å spinne rør ved sammenskruing og/eller oppskruing av rør, primært rør som benyttes ved petroleumsutvinning, omfattende en fast del (41) og en roterende del (40) som er innrettet til å gripe et rør (70) som skal roteres, hvilken roterende del (40) omfatter minst én bevegelig gripekjeve (1, 2,3) som er innrettet til å beveges til inngrep med røret (70), idet den roterende delen (40) er utstyrt med en fortanning (43) som er innrettet til å komme i inngrep med minst ett kjede (46,47), hvilket kjede er operativt forbundet med en aktuator (51) for å bevege kjedet og derved overføre rotasjonsbevegelse til den roterende delen (40), idet den roterende delen (40) har en åpning (45) ved periferien for innføring av et rør (70) og at kjedet (46,47) strekker seg over en sirkelsektor som er større enn åpningen (45), slik at kjedet (46,47) til en hver tid står i inngrep med den roterende delens (40) fortarining, karakterisert ved at åpningen (45) er innrettet til å holdes åpen under den roterende delens rotasjonsbevegelse og at en strekning som kjedet (46, 47) strekker seg over mellom tennene (43a, 43b) som befinner nærmest åpningen (45) på hver side av denne, tilsvarer et helt antall tenner.

2. Enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at fordelingen av tenner på den roterende delen (40) er definert av: der: t er kjedets deling i mm, Ni er antall tenner det er plass til mellom de to tennene (43a, 43b) som er nærmest åpningen, N2 er antall tenner langs den roterende delens (40) buede parti, a er vinkelen i radianer mellom de tennene (43a, 43b) som er nærmest åpningen og r er den roterende delens (45) radius ved kjedet (46,47), d.v.s avstanden fra den roterende delens (45) senter til senter på kjedets ruller.

3. Enhet ifølge krav 2, karakterisert ved at Ni er lik 8.

4. Enhet ifølge ett av de foregående krav, karakterisert v e d at den roterende delen (40) står i inngrep med minst to kjeder (46,47), som virker synkront.

5. Enhet ifølge krav 4, karakterisert ved at kjedene (46,47) er anordnet diametralt på motsatte sider av den roterende delen (40).

6. Enhet ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at den roterende delen (40) har utskiftbare tenner.

7. Enhet ifølge ett av de foregående krav, karakterisert v e d at kjedet (46,47) strekker seg over et første tannhjul (50) som er operativt forbundet med en motor (51), for eksempel en hydraulisk motor, og et andre tannhjul (48) som virker som et vendehjul, hvilke tannhjul er anordnet i avstand fira hverandre ved den roterende delens (40) periferi.

8. Enhet ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at den roterende delen (40) er glideopplagret på en plate (42) på den faste delen (41).