DE2726472A1

DE2726472A1 - Rohrzange, insbesondere zum verdrehen von futterrohren in bohrloechern

Info

Publication number: DE2726472A1
Application number: DE19772726472
Authority: DE
Inventors: Joerg Schulze-Beckinghausen
Original assignee: WEATHERFORD OIL TOOL; Weatherford Oil Tool GmbH
Current assignee: WEATHERFORD OIL TOOL; Weatherford Oil Tool GmbH
Priority date: 1977-06-11
Filing date: 1977-06-11
Publication date: 1978-12-14
Also published as: TR20833A; RO81651A; DE2726472B2; AR225883A1; FR2393925A1; JPS5433801A; GB1594520A; AT367161B; ATA418678A; JPS6119794B2; MX145473A; DE2726472C3; FR2393925B1; IT7824349A0; IT1108746B; US4192206A; RO81651B

Description

Hannover, den 7. Junf"

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Betr.: W 277/A/g - Anmelder: Firma Weatherford Oil Tcol GmbH.

Hainhäuser Weg 190 3012 Lang»nh«.g*n 6

" Rohrzange, insbesondere «um Verdrehen von Futterrohren in Bohrlöchern "

Die Erfindung betrifft eine Rohrzange, insbesondere turn Verdrehen von Futterrohren für Bohrlöcher, bestehend au« einem Gehävtse mit einer Axialöffnung und einem dem Aun«ndurchmeeeer de« Rohres angepaßten radialen Au«·» schnitt »owie finem in d«m G«hKu«e mittel« einet Antriebeeinrichtung drehbar angeordneten Zahnkranz, der mit einem entsprechenden Radialausschnitt versehen ist und Auf— laufnocken trägt, denen an geeigneten Halteelementen gelenkig gelagerte Klemmbacken zugeordnet sind.

Beim Einsatz von Rohrzangen vorgenannter Art werden große Klemmkräfte benötigt, um Rohre miteinander zu verschrauben bzw. voneinander lösen zu können. Die Kräfte v/erden durch sehr flach gehaltene Kurven der Auflaufnocken erzielt, die die Umfangskräfte der Antriebseinrichtung in Spannkraft umsetzen. Neben für die Zange sehr ungiinstigen, nahezu radialen Kräften, die zu einem Aufweiten der Zange führen können, führt die Größe der Kräfte zu einem erheblichen Eindrücken der Ifesser in das Rohrmaterial, so daß sie sich nach dem Absetzen der

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Anpreßkräfte durch gegenläufiges Drehen des Zahnkranzes nicht mehr von der Rohrwand lösen. Nach dem Verschraubungsvorgang führt eine Drehrichtungs-Umkehr des Zahnkranzes zu einem Mitnehmen des Rohres in die entgegengesetzte Richtung, so daß sich die Verschraubung wieder löst. Zum Teil noch schwieriger ist das Lösen der Klemmesser vom Rohr nach einem Entschraubungsvorgang. Der Druck der Klemmbacken auf die Rohrwand wird so lange gesteigert, bis der Entschraubungsvorgang eingeleitet ist. Nach dem vollständigen Losen des Rohres von seinem Anschlußstück ist es sehr schwierig, zum Teil unmöglich, durch Drehrichtungs—Umkehr des Zahnkranzes die Klemmbacken vom entschraubten Rohrstück zu lösen, da ein Gegenmoment nicht mehr vorhanden ist. Versuche mit steileren Auf laufkurven ergaben zu geringe Anpreßkräfte. Inder Praxis behalf man sich bei einem Entschraubungsvorgang daher mit einem Entschrauben in zv/ei Stufen. Zunächst wurde der Entschraubungsvorgang eingeleitet und sofort wieder abgebrochen, um die Zange neu anzusetzen und um für den restlichen Entschraubungsvorgang mit geringeren Klemmkräften auszukommen. Das Verbeißen der Zangenmesser in dem Rohrmaterial ist umso schwieriger, je flacher die Auflaufkurven des Zahnkranzes gehalten sind, da während des Zupackens der Zangen gleichzeitig ein erheblicher Umfangsweg zurückgelegt wird, der zu einem tangential gerichteten Einschneiden in das Rohrmaterial führt. Ferner führt das Aufbringen der großen Kräfte durch die flachen Auf laufkurven zu einem elastischen Verformen der miteinander in Eingriff stehenden Teile: der Klemmbackenführungsrollen und der Kurvenbahnen. Die elastische Verformung trägt in besonderem Maße dazu bei, daß ein Lösen der Klemmesser nach Beendigung eines Arbeitseinsatzes äußerst schwierig ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rohrzange der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß ihre Klemmbacken sowohl nach einem Verschraubungsals auch einem Entschraubungsvorgang ohne Schwierigkeiten von den Rohren gelöst werden können. Insbesondere sollen die zwischen den Auflaufnocken und den auf ihren Kurvenbahnen abrollenden Führungsrollen auftretenden Kräften so gering gehalten werden, daß das Material nicht bis zur elastischen Verformung belastet wird.

Als erfindungsgemäße Lösung wird vorgeschlagen, daß zwischen den Klemmbacken und ihren Halteelementen Hebelelemente zur Verstärkung der Anpreßkraft der Klemmbacken eingesetzt sind und daß jeder Auflauf— nocken mit einer flach verlaufenden Zentrierkurve und einer einen wesentlich steileren Anstieg aufweisenden Spannkurve versehen ist. Die Anpreßkräfte können in besonders günstiger Weise dadurch erhöht werden, daß die Klemmkraft einseitig - d.h. immer nur über eine Klemmbacke — aufgebracht wird, während die gegenüberliegende Klemmbacke lediglich als Reaktionselement wirkt. Hierdurch kann die Spannkurve noch steiler ausgeführt werden, so daß die Klemmkraft rasch ansteigt und die Klemmbacken fast radial gerichtet in das Material des Rohres greifen. Zu diesem Zweck ist die Zentrierkurve in einen flach ansteigenden Zentrierteil und einen kreisförmigen, konzentrisch verlaufenden Halteteil unterteilt. Zur Vereinfachung der Konstruktion sind die Hebelelemente als einarmige Hebel ausgebildet. Sie sind gelenkig an den äußeren Enden eines im wesentlichen halbkreisförmigen

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Klemmbackenträgers befestigt und an ihren freien Enden mit Führungsrollen zum Auflaufen auf die Zentrier- und Spannkurven ausgerüstet, wobei sich die gelenkige Befestigung der Klemmbacken an den Hebeln zwischen den Drehpunkten der Führungsrollen und den Hebeldrehpunkten an den Enden des Klemmbackentragers befindet.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß steilere Auflaufkurven, die durch den Einsatz von kraftverstärkenden Hebelarmen und die Einleitung der Klemmkraft über nur eine Klemmbacke ermöglicht werden, das Lösen der Zange vom Rohr sogar bei fehlendem Gegendrehmoment ohne Schwierigkeiten möglich ist. Durch die verwendeten steileren Spannkurven können keine elastischen Verformungen der Nocken und der Auflaufrollen selbst auftreten Außerdem legen die Messer der Klemmbacken sehr geringe Umfangswege am Rohr zurück, so daß das Rohrmaterial nur noch wenig verformt wird. Die notwendigen Klemmkräfte führen zu keiner Rohrdeformation mehr.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil wird darin gesehen, daß die steil verlaufenden Spannkurven das Entstehen
einer erheblichen radialen Kraft, die zu einer Auf—
biegung der Zangen führen kann, verhindern. Ein erheblicher Teil der Antriebskraft verläuft weiterhin
tangential, so daß der Zahnkranz vor einer Aufbiegung geschützt wird. Die eigentliche Klemmkraft wird durch den unmittelbar die Klemmbacken haltenden Träger auf genommen und vom Zahnkranz ferngehalten.

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Bei bisher üblichen radial abziehbaren Zangen ist das An- und Abschwenken schwer und zeitraubend. Die Zange muß so lange an das Rohr gedrückt werden, bis die Backen das Rohr zentrierend gefaßt haben· Durch die Ausbildung einer kurzen Zentrierkurve, die anschließend in eine Haltekurve übergeht, werden die Klemmbacken nach einer knappen Zahnkranzdrehung in Zentrierstellung gebracht. Das bedeutet, daß die Zange sich selbsttätig am Rohr hält, ohne jedoch einen Mitnahmekontakt zum Rohr zu haben. Das Rohr ist also in geringem Maße noch frei in der Zange beweglich. Die Möglichkeit des Abspringens der Zange vom Rohr nach der Verschraubung ist nicht mehr möglich, da beim Lösen der Klemmbacken die Zange zunächst in Zentrierstellung verbleibt, was bedeutet, daß die Eange das Rohr in dieser Stellung fixiert und nur der fcontakt der Backenmesser sum lohr aufgehoben wird. Dadurch daß die Auflaufnocken symmetrisch einander gegenüberliegend angeordnet sind und mit den Führungsrollen der Hebelelemente derart in Eingriff stehen, daß die Führungsrolle eines Hebels auf der Zentrierkurve, die Führungsrolle des diesem gegenüberliegenden Hebels zwangsläufig auf der Spannkurve abrollt, wird erreicht, daß beim Spann— Vorgang die Umfangskraft nur über einen Hebel in Spannkraft umgesetzt wird. Die Reaktionskraft wird als Stützkraft durch die gegenüberliegende Klemmbacke und den zugehörigen Spannhebel aufgebracht. Auf diese Weise ist eine optimale d.h. möglichst steile Spannkurve einsetz— bar, was zu einer angestrebten, möglichst radial gerichteten Klemmkraft der Klemmbacken führt. Die Klemmbacken können durch eine Drehrichtungsumkehr der Zange leicht, ohne Aufbringen eines Gegenmoments vom Rohr gelöst werden.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Rohrzange,

Fig. 2 die Darstellung der Klemmbacken mit dem Klemmbackenträger und Zahnkranz mit Auflaufnocken in Neutralstellung, wobei die obere Figurenhälfte die Vorrichtung beim Einbringen des Rohres darstellt, während die untere Hälfte ein bereits eingeschwenktes Rohr zwischen den Klemmbacken zeigt,

Fig. 3 ein zentriertes Rohr,

Fig. 4 ein zwischen den Klemmbacken eingespanntes Rohr, und

Fig. 5 den gleichen Vorgang, d.h. ein eingespanntes Rohr in entgegengesetzter Drehrichtung.

Die Draufsicht auf die Gesamtvorrichtung (Fig. 1) zeigt ein Gehäuse 1 mit Halte- und Führungsscheiben 2 zum Führen und Halten eines darin angeordneten, die Klemmbacken 3 und 4 betätigenden Zahnkranzes § (Fig. 2 bis 5) Die Klemmbacken 3 und 4 umfassen ein zu zentrierendes und mit Verlängerungsteilen verschraubbares oder von diesen abschraubbares Rohr 6. Ein Radialausschnitt ermöglicht das Ansetzen an das Rohr 6 bzw. das Abziehen

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nach beendetem Arbeitsvorgang. Der Ausschnitt 7 wird durch eine Verriegelungsklappe 8, die mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch über eine Vorrichtung 9 betätigbar ist und das durch den Ausschnitt 7 getrennte Gehäuse kraft- und formschlüssig verbindet, abgeschlossen. Zum Antrieb des in Fig. 1 nicht gezeigten Zahnkranzes dient die hydraulische Antriebsvorrichtung 10.

In den folgenden Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen·» Der Zahnkranz 5 trägt symmetrisch zur Ausschnittsmittellinie 11 Auflauf nocken 12 und 13. Jede der Auflaufnocken ist mit einer Zentrierkurve 12a bzw. 13a einer Zentrierhaltekurve 12b bzw. 13b und mit einer Spannkurve 12c bzw. 13c versehen. An einem im wesentlichen halbmondförmigen Träger 14 sind Hebel 15 und 16 schwenkbar befestigt. Die Anlenkungs punkte an dem Klemmbackenträger 14 sind mit 17 bezeichnet. An ihrem freien Ende sind die Hebel 15 und 16 mit Führungsrollen 18 und 19 ausgerüstet. Die Hebel 15 und tragen gleichzeitig die mit den Klemmessern 20 bestückten Klemmbacken 3 und 4. Die Hebel 15 und 16 sind einarmig ausgebildet, d.h. der jeweilige Anlenkungspunkt 21 der Klemmbacken 3 und 4 befindet sich zwischen den Führungsrollen 18 und 19 und dem jeweiligen Drehpunkt 17 der Hebel am Klemmbackenträger 14.

Wie aus den Figuren 3 bis 5 zu entnehmen ist, ist die Klemmbacke 3 über die Führungsrolle 18 der Auflauf- nocke 13 zugeordnet, während die Führungsrolle 19 nur auf den Auflaufnocken 12 auflaufen kann, da die Rollen und die zugehörigen Auflaufnocken axial gegeneinander versetzt sind. Die Fig. 3 zeigt beispielsweise einen Zentriervorgang der Klemmbacke 4.

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Die zugehörige Rolle 19 lief zunächst über den Zentrierteil 12a der Auflaufnocke 12 auf, d.h. er wurde radial nach innen verschoben bis er den Halteteil 12b erreichte und in dieser Stellung gehalten. wird. Bei einer weiteren Verdrehung des Zahnkranzes 5 in Richtung des Pfeiles, also in Rechtsdrehung, erreicht die Führungsrolle 18 der Klemmbacke 3 den Spannkurventeil 13c. Dieser Vorgang ist insbesondere Fig. 4 zu entnehmen. Die Kurven sind also so zueinander angeordnet, daß immer eine Klemmbacke durch einen Halteteil in der Zentrierstellung gehalten und damit als Reaktionselement die notwendige Gegenkraft für den Klemmdruck der gegenüberliegenden Klemmbacke aufbringt. Mit Fig. 5 wird bei Drehrichtungsumkehr gezeigt, daß die Führungsrolle 18 auf dem Halteteil 13b der Auflaufnocke 13 entlangrollt, während die Führungsrolle 19 auf dem Spannkurventa.1 12c der Auf laufnocke 12 aufgelaufen ist und dadurch über den Hebel 16 den notwendigen Klemmdruck auf die Klemmbacke 4 ausübt.

Wie aus den Figuren der Zeichnung hervorgeht, sind die Spannkurventeile der Auflaufnocken 12 und 13 mit einer großen Neigung versehen, so daß bei nur geringfügigen Umfangsbewegungen des Zahnrades die notwendige Klemmkraft erreicht wird und die Klemm backen nur noch ganz geringfügige Umfangsbewegungen während des Klemmvorganges ausführen müssen. Diese Tendenz wird durch die Anordnung der Hebel 15 und 16 wesentlich verstärkt.

— Patentansprüche - 9 -

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Rohrzange, insbesondere zum Verdrehen von Futterrohren für Bohrlöcher, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Axialöffnung und einem dem Außendurchmesser des Rohres angepaßten radialen Ausschnitt sowie einem in dem Gehäuse mittels einer Antriebseinrichtung drehbar angeordneten Zahnkranz, der mit einem entsprechenden Radialausschnitt versehen ist und Auflaufnocken trägt, denen an geeigneten Halteelementen gelenkig gelagerte Klemmbacken zugeordnet sind, gekennzeichnet durch Mittel zur Herabsetzung der zwischen den Auflaufnocken (12, 13) und Führungsrollen (18, 19) der Klemmbacken (3, 4) herrschenden Kräfte auf ein zum Verdrehen des Rohres notwendiges Mindestmaß und zur Erzeugung einer möglichst radial gerichteten Anpreßkraft der Klemmbacken.

2. Rohrzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmbacken (3, 4) und ihren Halteelementen die Anpreßkraft verstärkende Hebelelemente eingesetzt und jeder Auflaufnocken (12, 13) mit einer flach verlaufenden Zentrierkurve (12a, 12b, 13a, 13b) und einer einen wesentlich steileren Anstieg aufweisenden Spannkurve (12c, 13c) versehen wird.

3. Rohrzange nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung einer einseitig angreifenden Klemmkraft.

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4. Rohrzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf laufnocken (12, 13) symmetrisch zu beiden Seiten des Radialauschnittes des Zahnkranzes angeordnet sind und mit Führungsrollen (18, 19) der Hebelelemente derart in Eingriff stehen, daß die Führungsrolle eines Hebels auf der Zentrierkurve, die Führungsrolle des diesem gegenüberliegenden Hebels zwangsläufig auf der Spannkurve abrollt.

5. Rohrzange nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierkurve einen flach ansteigenden Zentrierteil (12a, 13c) und einen kreisförmigen, konzentrisch zum Zangenmittelpunkt verlaufenden Halteteil (12b, 13b) aufweist.

6. Rohrzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente als einarmige Hebel (3, 4) ausgebildet sind.

7. Rohrzange nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (3, 4) gelenkig an den äußeren Enden eines im wesentlichen halbmondförmigen Klemmbackenträgers (14) befestigt und an ihren freien Enden mit den Führungsrollen (18, 19) zum Auflaufen auf die Zentrier- und Spannkurven ausgerüstet sind, wobei sich die gelenkige Befestigung der Klemmbacken (3, 4) an den Hebeln (15, 16) zwischen den Drehpunkten der Führungsrollen und den Hebeldrehpunkten (17) am Klemmbackenträger befindet.

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8. Rohrzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radial— ausschnitte der Rohrzange durch eine Verriegelungsklappe Ϊ8) verschließbar sind, wobei die Klappe (8) gleichzeitig zur Entlastung des Gehäuses (1) von Radialkräften ausgebildet ist.

9. Rohrzange nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsklappe (8) mit ihrem freien, hakenförmig ausgebildeten Ende hinter einen Anschlag (la) des Gehäuses (1) greifend ausgebildet ist.

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