NO783294L - Kraftdrevet koblingstang. - Google Patents

Description

KRAFTSKJØTETANG.

Oppfinnelsen vedrører en kraftskjøtetang, i hoved-saken av den type som er vist og beskrevet i U.S. Patentskriftene no. 3368396, 3606664 og 3745820. Det er kjent manuelt betjenbare kraftskjøtetenger for sammenkopling og bryting av forbindelser i borerørsten<q>ea: , foringsrør o.l., og slike tenaer regnes som standardutstyr som for så vidt virker tilfredsstillende. Slike tenger tilveiebringes av mange fabrikanter, men typiske tenger finner man i 1974-75 Composite Catalog of Oil Field Equipment & Services, som er utgitt av World Oil, der det vises til side 3387. Det skal dessuten vises til.U.S. Patentskrift No. 4091451 som gjelder en fremgangsmåte og en innretning for en tilveiebringelse av en skrueforbindelse.

. Som vist i de tre førstnevnte U.S. Patentskrifter er det velkjent at man for å oppnå en tilstrekkelig sammenskruing mellom to elementer, eksempelvis borerør som benyttes under brønn-boring, foringsrør o.l., og også mellom skruer og muttere, må an-vendes et spesielt dreiemoment samtidig som et helt spesielt antall gjenger må bringes til samvirke med hverandre. De tre førstnevnte U.S. Patentskrifter vedrører innretninger for måling av dreiemomenter og telling av antall omdreininger i en gjenge-forbindelse. U.S. Patentskrift No. 4091451 vedrører spesielt en fremgangsmåte til og en innretning for sammenskruing av to elementer idet man overvåker sammenskruingen etter som denne skrider frem og foretar et anslag av hvor vidt skjøteforbindelsen blir skikkelig eller ikke før skjøteforbindelsen eller skruefor-bindelsen er ferdig fullført. På den måten unngår man skader på gjengene. Under sammenkoplingen måler man kontinuerlig antall

omdreininger med gjengeinngrep og det herskende dreiemoment og dreiemoment/omdreinings-forholdet ikke holder seg innenfor visse gitte parametre, stopper man sammenkoplingen. Sammenkoplings-dreiemomentet tilveiebringes ved hjelp av kraftskjøtestenger av

en type som er vist i den foran nvente Composite Catalog på

side 3387 . De tengene som benyttes i de foran nevnte U. S .Patentskrifter er vanligvis hydraulisk drevne og innbefatter en ventil i den hydrauliske fluidum-tilførselsledning til den hydrauliske motor, hvilken ventil tilfører strøm ved hjelp av et relé. Releet påvirkes av et elektrisk signal som er representativt for det dreiemoment som utøves av de roterende kjevene i tangen. Dreiemomentet er proporsonalt med de spenningspåkjenninger som måles eksempelvis av en elektrisk spenningsmåler som er plassert i en holdeline hvormed tangen er forankret til et fundament eller en fast del. Da man således har fastslått at man har et forutbestemt dreiemoment eller en annen tilstand, betjenes ventilen i den hydrauliske fluidum-tilførselsledning slik.at ledningen stenges og dermed også den hydrauliske motor .stoppes.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å' tilveiebringe en kraftskjøtetang som kan brukes manuelt, d.v.s. at operatøren kan påvirke den og må styre den hele tiden, samtidig som tangen også kan virke automatisk, d.v.s. at den kan kople seg selv ut på et gitt signal.

Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med behovet for å kunne styre krafttilførselen til en kraftskjøtetang av den type som benyttes ved sammenkopling av rørelementer som borerør, foringsrør o.l. Mens man ved tidligere kjente utførelser benytter et relé for■strømtilførsel til en ventil i tilførsels-ledningen for det hydrauliske fluidum, tar man ved innretnigen i følge oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe'en mekanisk anordning for låsing og holding av kraftskjøtetangens betjeningsspak i betjent stilling helt til den ønskede sammenkoplingstilstand er opp-nådd .

Eksempelvis så er det i dag vanlig at operatøren

ved bruk av en kraftskjøtetang holder betjeningsspaken, d.v.s. den spak som styrer tilførselen av hydraulisk fluidum til tangens motor, i helt åpen stilling (betjeningsstillingen) helt til man har nådd detønskede referansedreiemoment. Under dette kjører man kraftskjøtetangen i høygir. D.v.s. at kraftskjøtetangens betjeningsspak hele tiden påvirkes manuelt og plasseres i en høygear-

stilling helt til en avfølgingsanordning indikerer at man har opp-nådd et på forhånd valgt dreiemoment. Deretter foretar man vanligvis den avsluttende sammenkopling ved at spaken føres til en lav-gear-stilling. Det er foran nevnt at det benyttes en hydraulisk motor. Kraftskjøtetangen kan naturligvis også drives med en pneumatisk motor eller med en elektrisk motor. For nesten alle slike kjente tenger er utførelsen av betjeningsspaken slik at betjeningsspaken av seg selv går tilbake til en nøytral stilling når operatøren slipper spaken.

Med innretningen i følge foreliggende oppfinnnelse tilveiebringes det en mekanisk anordning som gjør at spaken kan holdes i en åpen stilling, med en automatisk frigjøring så snart en bestemt tilstand er nådd.

I følge oppfinnelsen er derfor tilveiebragt en kraftskjøtetang som angitt krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i underkravene. Oppfinnelsen skal beskrives under nærmere henvisning til tegningene hvor

figur 1 viser et oppriss av en typisk, hydraulisk drevet kraftskjøtetang utført i følge oppfinnelsen,

figur 2 viser et oppriss etter linjen 2-2 i

figur 1 av en ny styreinnretninq i følae oppfinnelsen,

figur 3 viser et riss etter linjen 3-3 i figur 2, figur 4 viser et snitt etter linjen 4-4 i figur 3,

figur 5 og 6 er oppriss av den i figurene 3 og 4 viste mekanisme og solenoid,

figur 7 viser et utsnitt av en annen utførelse av den nye styreinnretning i følge oppfinnelsen,

figur 8 viser et riss som i figur 7, med spaken i nøytral stilling,

figur 9 viser et snitt gjennom den innretning som er vist i figurene 7 og 8,

figur 10 viser et oppriss av en tredje utførelse

av den nye styreinnretning i følge oppfinnelsen,

figur 11 viser et frontriss etter linjenell-11 i figur 10, og

figur 12 viser et delvis gjennomskåret riss etter linjen 12-12 i figur 10.

I figur 1 er det vist en kraftskjøtetang 10 i inngrepsamvirke med et rør, eksempelvis et borerør 12. Tangen 10 har kjever (ikke vist) som griper tak i og kan rotere røret 12 slik at dette kan skrues sammen med et annet rør i borstrengen.

Tangen 10 henger i et boretårn eller lignende i hengeren 14,

slik det forøvrig fremgår av de innledningsvis nevnte U.S. Patentskrifter, og en line (ikke"vist) kan festes til tangenden 16

og forbindes med boretårnet. I denne, linen kan det fordelaktig være innkoplet en strekkmåler e.l. og en omformer som sender et signal proporsonalt med spenningspåkjenningen i linen'til en regne-maskin. •

Tangen 10 drives ved hjelp av et hydraulisk fluidum som styres ved hjelp av en ventil 18. En operatør som står ved siden av tangen 10, betjener ventilen ved hjelp av.en spak 20.

Når spaken skyves forover, d.v.s. inn i tegneplanet i figur 1, • vil tangens kjever bringes til å dreie seg i en retning. Når ventilspaken trekkes mot betrakteren i figur 1, vil ventilen. 18 reversere strømmen av det hydrauliske fluidum og rotasjonsretningen for kjevene og derved også rotasjonsretningen for røret 12.

Mellom disse to ventilstillinger har spaken en nøytral stilling

og spaken 20 er slik kreftepåvirket at den går tilbake til den nøytrale stilling etter bruk.

Ved en vanlig anvendelse av tangen, i dette tilfellet for å skjøte røret sammen med et annet rør, skyver man spaken 20 fremover hvorved røret 12 bringes til å rotere. Spaken holdes så i denne stilling helt til det av strekkmåleren i holdelinen avfølte dreiemoment av regnemaskinen er fastslått til å svare til et på forhånd valgt dreiemoment. Regnemaskinen vil da sende et signal for betjening av en klokke, et varsellys e.l., slik at operatøren får beskjed om at han skal slippe spaken 20 fordi detønskede dreiemoment for sammenkoplingen av gjengefor-bindelsen er nådd. Operatøren frigjør altså spaken 20. Eventuelt kan tangen skiftes til et lavere gear"for avsluttende sammenkopling

I følge oppfinnelsen er det tilveiebragt anordninger for å holde spaken 20 i en åpen stilling og automatisk frigjøre spaken når de på forhånd valgte betingelser er nådd. Innretningen i følge oppfinnelsen er i figur 1 betegnet med det generelle henvisningstall 22. Nedenfor skal tre ulike utførelser av en slik

innretning 22 beskrives nærmere.

En foretrukken utførelse av styreinnretningen

for tangen i følge oppfinnelsen er vist figurene 2-6. I figurene 2-4 er det vist et hus 24 som opptar en solenoid og en leddmekanisme. Spaken 20 er forsynt med en kammekanismekomponent,

i dette tilfellet en tapp 26 som rager ut fra spaker. 20 i retning mot huset 24. Spakens kammekanismekomponent kan være utformet i ett med spakene eller være festet, til denne. Spaken 20 er svingeopplagret på ventilen 18 ved hjelp av en tapp 28, slik at spaken 20 kan beveges mot venstre og høyre i figur 2.

Tappen 26 på spaken 20 samvirker med en kammekanismekomponent som i dette tilfellet er i form av en låsekam 28 som er eksentrisk montert på en aksel 30. Akselen 30 er ført gjennom husveggen og er dreibart opplagret i huset 24, slik det går frem av figur 3. Kammen 28 har et låsehakk 32' som er slik plassert at når akselen 30 roterer mot urviseren (hvorved kammen 28 også roterer mot urviseren) i fra den stilling som er vist i figur 2, vil tappen 26 frigjøres fra sperrehakket 32 i kammen 28, slik at spaken 20 kan bevege seg mot høyre i figur 2, til den nøytrale stilling. Når. spaken 20 skal svinges en nøytral stilling og til den stilling som er vist i figur 2, beveger man spaken 20 mot venstre og tappen 26 vil da få anslag mot tannflaten 34 på kammen 28. Kammen 28 dreies med urviseren slik at sperrehakket 32 griper over kammen 26, som vist i figur 2.

I figurene '3 og 4 er det tatt utgangspunkt i stillinger som spaken 20, tappen 26 og kammen 28 har i figur 2, og disse innbyrdes stillinger mellom disse tre komponenter opp-rettholdes som følge av den leddmekanisme som er anordnet inne i huset 24 . Et første ledd 36 er festet til og roterer sammen med akselen 30. Dette første ledd har ytterst en tann 38. Et andre ledd 40 er opplagret på en bæreakse 4 2 som er festet til huset 24. Dette andre ledd 40 er også forbundet med et tredje ledd 44. Det andre ledd 40 har en tann 46 som er i inngrep med tannen 38 på det første ledd 36,. slik det best går frem av figur 4. En viklet fjær 47 er lagt rundt akselen 30. Fjærens ene ende 48 avstøtter seg mot det første ledd 36, og fjærens andre ende 52 avstøtter seg mot en forlengelse 54 på det andre ledd 40. Fjæren 47 påvirker således det første ledd'36 i retning.mot urviseren og det andre ledd 4 0 i retning med urviseren, slik det går frem av figur 4.

En solenoid 58 med et stempel 60 er ved hjelp av

en brakett 56 festet til huset 24. Stempelet 60 er tilknyttet et ledd 61 som går gjennom en åpning i den øvre del av det tredje ledd 44 . En splittnagle 62 sørger for en forbindelse mellom leddet 61 og det tredje ledd 44. Når solenoiden 58 tilføres strøm, vil. stemplet 60og leddet 61 bevege seg mot høyre i figurene 3 - 6, og derved vil leddet 44 svinge og samtidig svinge leddet 40.

Når eksempelvis utførelsen i figurene 2-6 benyttes i forbindelse med en sammenkopling eller sammenskruing av et rør 12 med et annet rør vil, så snart ehføleranordning, så som eksempelvis strekkmåleren i holdelinen, avføle et forutbestemt dreiemoment, eller en annen spsifik tilstand,, et signal tilveiebringes og utnyttes for påvirkning av solenoiden 58. Stempelet 60 trekkes inn i solenoiden, og leddene 40 og 44 svinges med urviseren i figurene 3-6. Tannen 46 for leddet 40 frigjøres fra tannen 38 på leddet 36, slik det går frem av figur 6, og leddet 36 svinger mot urviseren, se figur 5. Akselen 30 dreies derved og derved eies også kammen 28. Denne dreiing- skjer som nevnt mot urviseren i figur 2, og derved frigjøres tappen 26 fra sperrehakket 32 i-kammen 28. Som følge herav frigjøres spaken 20 og den kan derved bevege seg til sin nøytrale stilling med samtidig avstenging av den hydrauliske fluidum strøtil den hydrauliske motor i tangen 10. Derved stoppes tangkjevenes rotasjonsbevegelse.

Innretningen er slik at kammekanisme komponentene kan holdes ute- av inngrep med hverandre når man vil ha fri manuell betjening av spaken 20 . I figurene 2 og 3 er vist en spak 64. Denne er festet til den ene enden av en aksel 66 . Akselen 66 er opplagret inne i huset 24. I den andre enden av akselen 66 er det montert en kam 68 som kan bringes i anslag og samvirke med et øre 69 som rager ut fra leddets 40 nedre ende. Når kammen 38 dreier seg mot urviseren for å frigjøre tappen 26 på spaken 20vil leddet

40 være i den stilling som er vist i figur 6 . Kammen 68 kan beveges til den stilling som er vist i figur 6, hvorved den bevirker en låsing av leddet 40 som følge av sitt anleggssamvirke med øret 69. Denne kambevegelsen skjer ved å bevege spaken 64 mot høyre, som antydet med pilen 65 i figur 6. Når spaken 64 holdes i denne stilling hindrer man et samvirke mellom tappen 26 på spaken 20 og kammen 28. En bevegelse av kammen 28 vil bevirke en bevegelse av leddet 36, men tannen 38 på leddet 36 kan ikke bringes til samvirke med tanne 46 på leddet 40, og innretningen kan derfor ikke virke som foran beskrevet. Ved å bevege spaken 64 mot venstre i figur 6, kan man frigjøre kammen 68 fra samvirket med øret 69 på leddet 40, og fjæren 47 vil da bringe hele mekanismen til den automatisk arbeidende tilstand. D.v.s. at innretningen da igjen automatisk vil kunne styre spaken 20 som foran beskrevet. En annen utførelse av innretningen ifr*lge oppfinnelsen er vist i figurene 7 - 9. Her får man et analogt re-sultat . I figurene 7 - 9 er den ene kammekanisme komponent ut-ført som en plate 100 som er festet til spaken 20 ved hjelp av bolter 10 2. Platen kan eventuelt være utformet i ett med spaken 20. Forøvrig er spaken 20 av samme utførelse som i figurene 1-6 .

Den andre kammekanisme komponent er i dette tilfellet utført som et stempel 104. Dette stempelet utgjør en del

av en solenoid 106 som er montert inne i et hus 108. Huset 108

kan monteres på tangen 10 på en egnet rakett. Solenoiden 106

er forsynt med en skruefjær 110. Denne skruefjær virker mellom en plate 112 (som utgjør en del av huset 108) og en annen plate 114 som er festet til stempelet 104 . Fjæren 110 virker således til å presse stempelet 104 utover, d.v.s. mot venstre i figuren 9. Stempelet 104 holdes innrettet ved hjelp av et egnet lager 116 i huset 108 .

Ved bruk av innretningen betjenes tangen 10 for tilveiebringelse av rørsammenkoplingen idet man beveger spaken 20 mot venstre•i figurene 7 og 8. Når spaken 20 går til den stilling som er vist i figur 7, vil stempelet 104 av fjæren 110 skyves til en stilling bak platen 100 på spaken 20, slik det best går frem av figur 9 . Spaken 20 holdes således i denne stilling helt til regnemaskinen sender signal som foran beskrevet. Solenoiden 106 vil da tilføre strøm og trekke stempelet 104 mot høyre i figur 9, hvorved spaken 20 frigjøres og gå r tilbake til sin møy-trale stilling, som er vist i figur 8. Fordelaktig er platen 100 avlang, slik som vist på tegningsfigurene, slik at stempelet 104 kan gli på platen og ikke kan forstyrre spakbetjeningen til nøy-tral stilling eller reverseringsstillingen.

Når man ønsker å kunne betjene tangen 10 uten å bruke makanismen i figurene 7-9, sørger man for å bringe kam-mekanismekomponenten, d.v.s. stempelet 104 og flaten 100, ut av samvirke med hverandre. I dette tilfellet skjer dette ved hjelp av en spak 118. Denne spak er opplagret ved hjelp av en bolt 120 i en brakett 122 som utgjør en del av huset 108. Kanten 118a på denne spak 118 kan være utformet som en knivkant for samvirke med en konisk kam 124 på stempelet 104. Når spaken 118 beveges til den stilling som er vist med strekpunkterte linjer i figur 7, vil den koniske kamflate 124 skyves tilbake sammen med stempelet .104 og spaken 20 kan da beveges fritt uten at styremekanismen hindrer dette.

I figurene 10-12 er det vist en tredje utførelse

av en innretning ifølge oppfinnelsen. Her er spaken 20 forsynt med en kammekanismekomponent i form av en plate 200 som er festet til spaken 20. Platen 200 kan naturligvis også være utformet i ett med spaken. Platen 200 har en utsparing-eller åpning 202 ved sin fremre ende, som vist i figur 10.

Den andre kammekanismekomponent har i dette tilfellet en tapp 204 som danner en forlengelse av stempelet i en solenoid 206. Solenoiden 206 er festet til en plate 208. Denne plate 208 er igjen festet til den hydrauliske ventil 18 ved hjelp av bolten 210. En fjær 212 virker mellom en plate 214 festet til bæreplaten 208 og en plate 216 som er festet til tappen 204. Fjæren presser således tappen.204 til samvirke med platen 200 på spaken 20.

Det ved utførelse virker på lignende måte som ut-førelsen i figurene 7-9, ved untagelse at tappen 204 går inn i utsparingen 204 i platen 200 for derved å holde spaken 20 i en fremre stilling, i hvilken ventilen 18 er betjent i en retning som medfører at tangens skjever griper tak rundt røret 12 og dreier røret. Når solenoiden 206 tilføres strøm vil tappen 204 trekkes ut av utsparingen 202 i palten 200, og spaken 20 kan da gå tilbake til sin nøytrale stilling. En spak 217 med en knivkant 218 , hvilken spak er svingbart opplagret i den platen 208 ved hjelp av en bolt 220, kan beveges mot venstre i figur 10 og vil da påvirke og holde tappen 204'ute av inngrepsamvirket med tappen 200. Spaken 20 kan da betjenes manuelt etter ønske uten at mekanismen hindrer dette.

De foran omtalte solenoider 58, å06 og 206 kan naturligvis byttes ut med egnede ekvivalente anordninger, f. eks. luft membraner, luftbetjente sylinderenheter eller hydrauliske sylinderenheter o.l. Elektrisk betjente solenoider'som er nevnt foran foretrekkes imidlertid, fordi man som regel har lett edgang til elektrisk strøm ved de fleste envendelser av inretningen ifølge oppfinnelsen.

Uttrykket "solenoid" som er brukt foran og i kravene, skal imidlertid ikke være et begrenset tilsiktet elektrisk betjente solenoider, men også omfatte slike ekvivalente anordninger som er nevnt ovenfor.

Claims (8)

1. Kraftskjøtetang innbefattende en tanganordning for overføring av rotasjonsbevegelse og. et dreiemoment til et rør-element for derved å tilveiebringe en sammenskruingsforbindelse mellom dette og et annet element, en kraftanordning for drift av tanganordningen, en spak for- styring av kraftanordningen, og en anordning for avføling av det dreiemoment eller det dreiemeoment og de omdreininger som gis det rørformede element av tanganordningen og for tilveiebringelse av et signal i avhengighet av slik avføling, karakterisert ved en kammekanisme som innbefatter en kammekanismekomponent utformet i ett med eller festet til den nevnte spak, og en kammekanismekomponent beregnet for samvirke med og påkjent mot den førstnevnte kammekanismekomponent, samt en anordning for frigjøring av de to kammekanismekomponenter fra hverandre ved mottagelse av det nevnte signal som tilveiebringes av avfølingsanordningen.

2. Kraftskjøtetang ifølge krav 1, karakterisert ved at den førstnevnte kammekanismekomponent innbefatter en tapp ssom er festet til eller utformet i ett med den nevnte spak, hvilken tapp rager sideveis ut i forhold til spakens bevegelse, at den andre kammekanismekomponent innbefatter en kam beregnet for samvirke med'tappen på spaken og eksentrisk montert på en aksel under påvirkning av en fjæranordning som virker til å presse kammen til samvirke med tappen, og ved at løsgjørings-anordningen innbefatter en solenoid som gis til virkning som følge av det signal som tilveiebringes av avfølingsanordningen, samt en leddmekanisme som samvirker med akselen til den nevnte eksentrisk monterte kam, for overføring av solenoidens bevegelse til akselen.

3. Kraftskjøtetang ifølge krav 1, karakterisert ved at den førstnevnte kammekanismekomponent innbefatter en plate som er festet til eller utformet i ett på siden av den nevnte spak, at den andre kammekanismekomponent innbefatter et stempel med en fjæranordning som presser stempelet mot den nevnte spakplate, og ved at løsgjøringsanordningen innbefatter en solenoid som kan bringes til virkning ved hjelp av det signal som tilveiebringes av avfølingsanordningen, for bevegelse av stempelet i retning fra den nevnte spakplate.

4. Kraftskjøtetang ifølge krav 1, karakterisert ved at den førstnevnte kammekanismekomponent innbefatter en plate som er festet til eller utformet i ett på. siden av spaken og har en utsparing, at den .andre kammekansime-komponent innbefatter en tapp eller lignende med en fjæranordning som presser tappen i retning mot utsparingen i den nevnte spakplate, og ved at løsgjøringsanordningen innbefatter en solenoid som kan bringes til virkning.ved hjelp av det signal som tilveiebringes av avfø lingsanordningen for derved■å bevege tappen i retning fra spakplaten .

5. Kraftskjøtetang ifølge krav 1, karakterisert ved . en anordning hvormed kammekanismens komponenter kan holdes ut av innbyrdes samvirke, for derved å muliggjø re fri manuell betjening av kraftskjøtetangen.

6. Kraftskjøtetang innbefattende en tanganordning for tilveiebringelse av en rotasjonsbevegelse og et dreiemoment på et rørformet element for derved å tilveiebringe en skruforbind-else mellom elementet og et annet element, en kraftanordning for drift av tanganordningen, en spak for styring av kraftanordningen ■hvilken spak er påkjent for bevegelse mot en nøytral stilling, og en anordning for avføling av dreiemomentet eller dreiemomentet og antall omdreininger som gis det rørformede element av tanganordningen, og for tilveiebringelse av et signal som følge av den nevnte avføling, karakterisert ved et kam-følerelement utformet i ett med eller festet til spaken, en kamanordning eksentrisk montert på en aksel for resiproserende samvirkebevegelser med kamfølgeren, en solenoid som kan bringes til virkning ved hjelp av det signal som tilveiebringes av av-følingsanordningen, og en leddmekanisme som samvirker med akselen til kamanordningen for overføring av solenoidens bevegelse til akselen . .

7. Kraftskjøtetang ifølge krav 6, karakterisert ved en anordning for selektivt å hindre kamanordningen i driftsamvirke med kamfø lgerelementet.

8. Kraftskjøtetang ifølge krav 6, karakterisert v e d at kamanordningen innbefatter en låsekam som er eksentrisk montert på akselen.