DE3048523A1

DE3048523A1 - Vorrichtung zum bewegen von rohrsaetzen in einem turm

Info

Publication number: DE3048523A1
Application number: DE19803048523
Authority: DE
Inventors: Faustyn C. Georgetown Tex. Langowski; Roger Smith Jun.
Original assignee: BJ Hughes Inc
Current assignee: BJ Hughes Inc
Priority date: 1980-03-17
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1981-09-24
Also published as: CA1142166A; NO156699B; DE3048523C2; NO156699C; NO803628L; US4345864A

Description

Long Beach, CA 90801, V.St.A.

Vorrichtung zum Bewegen von Rohrsätzen in einem Turm

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine bei Bohrarbeiten benutzte Vorrichtung und betrifft insbesondere eine auf einem Bohrturm benutzte Vorrichtung zum Bewegen von RoIirsätzen zwischen dem Rotary- und dem Rückstell- oder Abs Lapelbereich.

Bei Rotary-Bohrtürmen werden Bohrgestängeabschnitte und Schwerstangen benutzt, die miteinander verschraubt oder "zusammengesetzt" werden, wenn das Gestänge in das Bohrloch eingebracht wird. Umgekehrt werden die Bohrgestängeabschnitte und die Schwerstangen "auseinandergenommen", wenn das Gestänge aus dem Bohrloch entfernt wird. Bei Offshore-Arbeiten wird das Bohrgestänge durch Meeressteigerrohrsätze hindurchgeführt, die ebenfalls auf dem Bohrturm überyeben und gehandhabt werden müssen.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Übergabe von Rohrsätzen zwischen dem Drehtisch und dem Rückstellbereich, wo die Sätze abgestapelt werden, ist bislang eine schwierige und gefährliche manuelle Arbeit. Wegen des großen Gewichtes der Rohrsätze werden den Bohrmannschaften große Anstrengungen und große körperliche Kräfte abverlangt. Es kann zu einem gefährlichen Unfall kommen, wenn die Mannschaft die Kontrolle über einen Rohrsatz verlieren sollte.

Infolgedessen wird es seit Jahren für erwünscht und vorteilhaft gehalten, eine mechanische Vorrichtung für die Übergabe von Rohrsätzen zwischen dem Rotary-Bereich und dem . Rückstell- oder Abstapelbereich in einem Bohrturm vorzusehen. Ein mechanisches System sollte sicherer sein, da eine größere Festigkeit und eine bessere Kontrolle möglich sind. Eine Verringerung der Ermüdung der Mannschaft könnte erzielt werden. Eine mechanische Vorrichtung kann fernbetätigt werden und infolgedessen kann die Sicherheit erhöht werden. Darüberhinaus kann die Übergabezeit verringert werden, wodurch die Abschaltzeit verringert und die Leistungsfähigkeit verbessert wird.

Zum Erreichen der vorstehenden Ziele stehen seit einer Anzahl von Jahren mechanische Rohrhandhabungssysteme für Bohrtürme zur Verfügung.

Ein erfolgreiches Rohrhandhabungssystem ist in dem Katalog "1978-1979 BJ Hughes Oilfield Products and Systems", S. 308-310, beschrieben. Die Manipulatoren oder Handhabungsvorrichtungen bestehen in diesem System aus einer Anzahl von Karren, die quer in einer Linie innerhalb des Turms (derrick) angeordnet sind und von denen jeder einen Arm zum Tragen eines Rohrspannkopfes aufweist. Das System ist zwar relativ einfach und zuverlässig, es erfordert jedoch spezielle Turmmodif izierungen und eine andere Abstapalfolge als sie durch das Turmpersonal üblicherweise angewandt wird.

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Die Firma Golar-Nor Offshore A/S, Oslo, Norwegen, hat ein System, das aus einem Zylinder besteht, der durch einen Drehkopf gelenkig an einem Wagen befestigt ist, welcher auf einer Schiene beweglich gelagert ist, die an der unteren Seite der Oberbühne (monkeyboard) ^{in deni} 'Furm befestigt ist. Ein Rohrspannkopf ist an dem Ende der Kolbenstange angebracht und, obgleich die Vorrichtung relativ einfach ist, beansprucht sie übermäßig viel Platz, weil die eingefahrene Länge des Zylinders, der Kolbenstange und des Rohrspannkopfes größer ist als der Hub der Kolbenstange. Eine Vorrichtung dieses Typs ist in der US-PS 4 117 941 ausführlicher besehrieben.

Ein weiteres System ist in der Anmeldung gezeigt, für die die Priorität der US-Patentanmeldung von Paul S. Putnam, Serial No. 833 145, vom 14. September 1977 beansprucht worden ist. Bei diesem System wird ein Gelenkarm benutzt, der in der Mitte angelenkt ist und weiter über Zwischenglieder, Zahnräder, Haupt-Neben-Zylinder ader Kombinationen derselben angeschlossen ist, so daß die Bewegung eines Abschnittes eine Relativbewegung des zweiten Abschnittes verursacht, um den Rohrspannkopf zu zwingen/ sich im wesentlichen geradlinig zu bewegen und dabei zu allen Zeiten eine horizontale Position beizubehalten. Diese Vorrichtung ist relativ kompliziert und macht hinsichtlich der Verringerung der Größe und des Gewichtes Schwierigkeiten, was ein wichtiger Gesichtspunkt ist, da Spannungen in Türmen minimiert werden sollten. Das System hat jedoch den Vorteil, daß es in einen ausreichend kleinen Raum zurückgezogen werden kann und ein relativ großes Stapelvermögen in dem Rückstell-, Gestängerechenoder Abstape!bereich aufweist.

Es ist allgemein Ziel der Erfindung, ein einfaches, wenig wiegendes, leicht zu betätigendes und zuverlässiges System zur Unterstützung beim Abstapeln von Rohrsätzen in Bohr- und übnrar-Ijc'j.tungstürmen (workover rigs) zu schaffen, welches in einen kleinen Raum zurückziehbar ist, um die Anwendung von Standardabstapnl-

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folgen sni gestatten.

Es ist außerdem Ziel der Erfindung, eine Rohrhandhabungsvorrichtung zur Verwendung auf Bohrtürmen zu schaffen, die robust genug ist, um Meeressteigerrohre ohne nennenswerte Modifizierung handhaben zu können.

Demgemäß enthält die Vorrichtung nach der Erfindung einen angetriebenen Drehkopf, der an einer ausgewählten Stelle auf dem Turm angebracht ist und ein sich nach unten erstreckendes, vertikales Bein trägt. Auf dem vertikalen Bein ist ein angetriebener Wagen gelagert, der ein Ende eines Kraftarms trägt. Das andere Ende des Kraftarms trcujt einen Rohrspannkopf. Ein Scherenarm geht entweder von dem Drehkopf oder von dem vertikalen Bein aus und ist mit dein Kraftarm drehbar verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Scherenarm an einem Ende mit einem Punkt auf dem Bein in vertikaler Ausrichtung mit dem Punkt verbunden, in welchem der Kraftarm mit dem Wagen verbunden ist, und an dem anderen Ende mit dem Mittelbereich des Kraftarms. Die sich ergebende lineare Vorrichtung gestattet dem Rohrspannkopf, sich in einer geraden Linie zu bewegen, um Rohrsätze zu erfassen, zu bewegen und abzugeben, um zu gewährleisten, daß der Rohrspannkopf eine horizontale Lage beibehält, ist ein Querstück, das zwei Drehpunkte hat, in dem ersten Drehpunkt zusammen mit dem Ende des Scherenarms niit dem Mittelbereicii des Kraftarms verbunden. Ein erster Tragarm ist an einem Ende mit dem zweiten Drehpunkt des Querstücks und an dem anderen Ende mildem Drehkopf oder dem Bein an einem Punkt nahe dem und horizontal in einer Linie mit dem Punkt verbunden, in welchem der Scherenarm mit dem Drehkopf oder dem Bein verbunden ist. Ein zweiter Tragarm ist ebenfalls an einem Ende mit dem zweiten Drehpunkt des Querstücks und an dem anderen Ende mit dem Rohrspannkopf an einem Punkt nahe dem und horizon La I

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in inner Linie mit dem Punkt verbunden, in woJchem dor Ki ailarm mit dem Rohrspannkopf verbunden ist. Der Abstand zwischen diesen beiden letztgenannten Punkten, zwischen den Drehpunkten der Querstange und zwischen den Punkten, in welchen der erste Tragarm und der Scherenarm mit dem Bein oder dem Drehkopf verbunden sind, sind alle ungefähr dieselben.

Eine Vorspannvorrichtung, die mit dem vertikalen Bein verbunden ist, erleichtert die Bewegung des Rohrspannkopfes von dem Bein weg in der voll zurückgezogenen Stellung. ·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Rohrhandhabungsvorrichtung, die die Lehren der Erfindung beinhaltet, wobei ein Teil des Beins weggebrochen ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht des oberen.Teils der Vorrichtung von Fig. 1, wobei ein Teil des Drehkopfes und der Schiene weggebrochen ist,

Fig. 3 eine Vorderansicht des oberen Teils der Vorrichtung von Fig. 1, die eine Schnittansicht des Viagens und der Schiene nach der Linie III-III in Fig. 2 zeigt,

Fig. 4 eine Rückansicht des unteren Teils der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 5 eine Seitenansicht des unteren Teils der Vorrichtung von Fig. 1, wobei ein Teil des Beins weggebrochen ist,

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Fig. 6 eine Schnittansicht des Wagens nach der Linie VI-VI von Fig. 4,

Fig. 7 eine Schnittansicht der Querstange nach der Linie VII-VII in Fig. 1,

Fig. 8 eine Schnittansicht des Unterteils des Rohrspannkopfes nach der Linie VIII-VIIi von Fig. 1,

Fig. 9 in Draufsicht den Gestängerechen, der zum Abstapeln von Rohrsätzen benutzt wird, welche durch den Rohrspannkopf der Vorrichtung positioniert werden,

Fig. 10 in Draufsicht einen Rohrspannkopf, der zur Verwendung in Verbindung mit der Rohrhandhabungsvorrichtung nach der Erfindung geeignet ist und von dem ein Teil aus Darstellungsgründen weggebrochen worden ist, und

Fig. 11 ein Schaltbild der Steuereinrichtung der Rohrhandhabungsvorrichtung .

Aus der obigen Beschreibung des Standes der Technik, den dargelegten Merkmalen der Erfindung und der kurzen Beschreibung der Zeichnungen sollte klar geworden sein, daß es insgesamt Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung der in den Fig. 1 bis 11 gezeigten Art für die Verwendung in einem. Bohrturm (nicht gezeigt) zum Abstapeln von Rohrsätzen, die Bohrgestängerohre, Schwerstangen oder Steiger umfassen, in einem Gestängerechen, der in Fig. 9 insgesamt mit 13 bezeichnet ist. Die Vorrichtung könnte auch in einem "(Jberarbuitungs"~Turm benutzt werden, nachdem Bohrarbeiten abgeschlossen sind, und beschränkt sich deshalb nicht auf die Verwendung bei Bohrtürmen allein. Der Gestängerechen 13 weist

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Gestelle 15 auf, die mit einem Turm 17 verbunden sind, der eine Oberbühne 19 zwischen den Gestellen 15 trägt, an der die Rohrhandhabungsvorrichtung von Fig. 1 abgestützt ist. Es ist jedoch klar, daß die Handhabungsvorrichtung nicht an der Oberbühne abgestützt zu sein braucht, sondern anderswo in dem Turm oder auf dem Boden des Bohrturms abgestützt sein kann.

Eine horizontale Schiene 21 ist in Fig. 2 als ein C-Profilteil dargestellt, das mit der Unterfläche der Oberbühne 19 in diesem Fall starr verbunden ist. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist ein angetriebener Wagen 23 mittels Rollen 25, 25' in der Schiene 21 beweglich gelagert und kann auf der Schiene in ausgewählte Horizontalstellungen bewegt werden. Seitenroilen 26, 26' sind an der Seite des Wagens 23 angebracht, um eine axiale Ausrichtung sicherzustellen. Gemäß Fig. 2 ist ein Antriebskettenrad 27 in der Nähe des inneren Endes der Schiene 21 befestigt, und ein Leitkettenrad 29 ist am äußeren Ende der Schiene befestigt. Das Antriebskettenrad 27 ist auf einer Welle 31 befestigt und wird über ein Getriebe 33 und einen Druckluftmotor 35 entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn angetrieben. Eine Antriebskette 37, die um die Kettenräder 27, 29 geschert ist, ist mit ihren Enden 39 an dem Wagen befestigt. Ein Abstützkettenrad 28 ist zwischen dem Antriebskettenrad 27 und dem Leitkettenrad 29 angebracht und dient zum Abstützen der Antriebskette 37.

Wenn somit das Antriebskettenrad 27 im Gegenuhrzeigersinn (in der Darstellung in Fig. 2) gedreht wird, wird der Wagen horizontal nach rechts in eine ausgewählte Stellung gezogen. Umgekehrt wird durch Drehung des Antriebskettenrades 27 im Uhrzeigersinn der Wagen 23 in eine ausgewählte Stellung nach 1 inks gezogen.

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Ein nockenbetätigtes Ventil 177 und ein Nockenbetätiger 185 sind auf dem Wagen 23 angeordnet. Gemäß Fig. 2 wird der Nockenbetätiger 185 berührt, wenn der Wagen 23 vollständig nach rechts gezogen wird.

Gemäß der ausführlicheren Darstellung in den Fig. 2 und 3 ist ein Drehkopf 41 an dem Wagen 23 drehbar aufgehängt und hat eine Welle 43 (vgl. Fig. 3), die auf geeigneten Lagern 45, 45' abgestützt ist und an einer Druckplatte 47 aufgehängt ist, so daß sie relativ zu dem Wagen 23 drehbar ist. Das untere Ende der Welle 43 ist mit einer Nabe eines angetriebenen Kettenrades 49 durch einen Keil 53 verbunden. Das angetriebene Kettenrad 49 (vgl. Fig. 2) ist in diesem Fall ein Doppelkettenrad, welches durch eine Doppelkette 55, die durch zwei Antriebskettenräder 57 gezogen wird, im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. ELn durch einen Druckluftmotor 61 angetriebenes Getriebe 59 bewegI. die Kette so, daß der Drehkopf 41 auf irgendeinen geeigneten Winkel eingestellt werden kann.

Ein zweites nockenbetätigtes Ventil 157 und ein Nockenbetätiger 163 sind an dem Drehkopf 41 befestigt. Ein linker Nocken 164 und ein rechter Nocken 166 sind auf dem angetriebenen Kettenrad 49 angeordnet und treffen auf den Nockenbetätiger 163, wenn das angetriebene Kettenrad 4 9 gedreht wird.·

An dem unteren Ende des Drehkopfes 41 ist ein insgesamt vertikales Bein 63 aufgehängt, das eine Schiene 65 aufweist (.vgl. Fig. 4 und 5), welche in diesem Fall ein C-Profilleil ist, das dem für die horizontale Schiene 21 benutzten gleicht.

Die vertikale Schiene 65 nimmt einen angetriebenen RoJ. Lon bock 67 auf, der Rollen 69, 69', 70, 70' hat, die in die Schiene 65 eingeschlossen sind, und gemäß Fig. 4 Seitenrollen 71, 71' zum Sicherstellen der axialen Ausrichtung des

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Rollenbockes innerhalb der Schiene. In der Nähe des unteren Krides der Schiene 65 befindet sich ein Druckluftmotor 73, der über ein Untersetzungsgetriebesystem und einen Adapter 75 eine Gewindespindel oder einen Schneckenantrieb 77 dreht, dessen oberes Ende gemäß Fig. 4 in einer Lagertragvorrichtunq 79 sitzt, die an der Schiene befestigt ist. Gemäß Fig. 6 ist der Rollenbock 67 mit einem Drehgelenkgehäuse 81 verbunden, in welchem eine Antriebsmutter 83 abgestützt ist, die an der Gewindespindel 77 durch einen Haltestift 84 in einem Antriebsmuttergehäuse 86 befestigt ist. Wenn die Gewindespindel 77 gedreht wird, bewegt sich der Rollenbock in der Schiene 65 nach oben oder nach unten in ausgewählte Stellungen. Das Drehgelenkgehäuse gestattet ein gewisses Spiel zwischen der Mutter, der Gewindespindel, dem Rollenbock und der Schiene, um Beanspruchungen dieser Tel Je zu minimieren.

Außerdem ist in dem Rollenbock 67 ein horizontaler Lagerträger 85 (vgl. Fig. 4) abgestützt, auf welchem das untere Ende eines Kraftarms 87 drehbar gelagert ist. Ein Rohrspannkopf 101 ist an dem anderen Ende des Kraftarms befestigt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Ein geeigneter Rohrspannkopf zur Verwendung bei der Erfindung ist in Fig. 10 gezeigt und in einer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung beschrieben, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 130 761, vom 17. März 1980 in Anspruch genommen worden ist und auf die hier Bezug genommen wird. Weitere Rohrspannköpfe, die bei der Erfindung benutzt werden können, sind bekannt. Ein Querstück 89 (vgl. Fig. 1 und 7) das einen ersten und einen zweiten Drehpunkt hat, ist an dem ersten Drehpunkt 91 mit dem Mittelbereich des Kraftarms 87 verbunden. Ein Scherenarm 93 ist ebenfalls an dem ersten Drehpunkt des Querstückes 89 an einem Ende drehbar angeschlossen und am anderen Ende durch das vertikale Bein 63 oder den Drehkopf 41 drehbar gehaltert. In diesem Beispiel wurde das vertikale Bein 63 gewählt.

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Ein erster Tragarm 9 5 ist an einem Ende drehbar mit dem zweiten Drehpunkt 97 des Querstückes 89 verbunden und am anderen Ende mit dem vertikalen Bein 63 an einem Punkt nahe dem und horizontal in einer Linie mit dem Punkt, in welchem der Scherenarm 93 mit dem vertikalen Bein 63 verbunden ist, wobei der erste Tragarm 95 die gleiche Länge wie der Scherenarm 93 hat. Ein zweiter Tragarm 99 ist ebenfalls an einem Ende mit dem zweiten Drehpunkt 97 des Querstückes 89 und am anderen Ende mit dem Rohrspannkopf 101 an einem Punkt nahe dem und horizontal in einer Linie mit dem Punkt verbunden, in welchem der Kraftarm 87 mit dem Rohrspannkopf verbunden ist (vgl. Fig. 8).

Die Abstände zwischen diesen beiden letztgenannten Punkten, zwischen den Drehpunkten 91 und 97 und zwischen den Punkten, in welchen der erste Tragarm 95 und der Scherenarm 93 mit dem vertikalen Bein 63 verbunden sind, sollten alle ungefähr gleich sein. Durch Gleichhalten dieser Abstände, durch Halten des ersten Drehpunktes 91 in dem Mittelbereich des Kraftarms 87 und durch Gleichhalten der Längen des Scherenarms 93 und des ersten Tragarms 95 werden zwei Parallelogramme gebildet, die bewirken, daß der Rohrspannkopf 101 eine horizontale Lage beibehält, wenn er aus- und eingefahren wird. Der Drehkopf 41 ist gemäß Fig. 2 mit einer Vorspannvorrichtung versehen, die ein nockenbetätigtes Ventil 137 und einen Nockenbetätiger 141 zum Minimieren der Stoßbelastung des Drehkopfes 41 und zum Erleichtern der Bewegung des Rohrspannkopfes 101 aus der voll ausgefahrenen Stellung aufweist, was im folgenden noch näher erläutert ist.

Steuereinrichtungen für die Erfindung sind bekannt. Die bevorzugte Steuereinrichtung für die Vorrichtung ist schematisch j η Fig. 11 gezeigt. Längs des unteren Randes des Schaltbildes befinden sich vier Steuerventile, die mit einer gemeinsamen Druckquelle 109 verbunden sind. Beginnend auf der rechten Seite.des Schaltbildes liefert die Druckquelle 109 Fluid

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über eine Leitung 111 zu dem Kopfsteuerventil 113. I'as Ventil 113 ist ein zwei Stellungen aufweisendes VierweqvenLL1 mit Arretierung, das in der gezeigten Stellung Druck über eine Leitung 115 zu einem Ende eines Hydraulikzylinders in dem Rohrspannkopf 1.01 durchläßt, um den Kopf zu öffnen. Wenn das Ventil 113 nach rechts umgeschaltet wird, geht fluid über eine Leitung 119 zu dem entgegengesetzten kind ο des l-'luidnylinders 117, um den Kopf 101 zu schließen.

Die Einrichtung zum Steuern des Kraftarms 87 ist in der oberen rechten Ecke des Schaltbildes gezeigt. Die üruckquelIe 109 liefert Fluiddruck über eine Leitung 121 zu dem Krafturmsteuerventil 123. Das Ventil 123 ist ein drei Stellungen aufweisendes Vierwegventil mit Federzentrierung. Wenn das Ventil 123 nach rechts geschaltet wird, geht der Druck über eine Leitung 129 zu einem vorgesteuerten Dreiweg ventil 13'i mit Federrückstellung, wo der Durchgang am Anfang blockiert ist. Der Druck geht außerdem über eine Leitung 131 zu einem nockenbetätigten, zwei Stellungen aufweisenden Vierwegventi1 137 mit Federrückstellung. In der gezeigten Stellung geht der Druck über den Kanal 139 und bildet ein Vorsteuersignal für das Ventil 135. Das Ventil 135 wird nach links geschaltet, was dem Druck gestattet, in der Leitung 129 nach oben zu gehen und den Rollenbockmotor 73 im Gegenuhrzeigersirin zu drehen und den Kraftarm 87 zurückzuziehen. Wenn der Kraftarm 87 voll zurückgezogen ist, ist der Nockenbetätiger 141 an dem Ventil 137 betätigt und das Ventil 137 wird nach oben geschaltet. Die Aufwärtsbewegung des Ventils 137 blockiert die Druckbeaufschlagung über den Kanal 139 und gestattet das Ablassen von überschüssigem Druck über den Kanal 143. Das Ventil 135 wird durch Federkraft nach rechts zurückbewegt, um die Druckbeaufschlagung des Motors 73 zu blockieren.

Das Umschalten des Kraftarmsteuerventils 123 nach links gestattet, daß der Druck über eine Leitung 125 zu einem zweiten vorgesteuerten Ventil 127 geht, wo der Durchgang am An-

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t"ang blockiert wird. Der Druck geht durch eine Leitung 145 und bi idet ein Vorsteuersignal an dem Vexit.il 127, durch dan das VentiJ 127 nach rechts geschaltet wird. Der Druck kann dann in der Leitung 125 nach oben gehen und den Motor 73 jm Uhrzeigersinn drehen und den Kraftarm 87 ausfahren. Wenn das Kraftarmsteuerventil 123 auf die Mitte eingestellt wird, wird das Vorsteuersignal 145 an dem Ventil 127 abgeschaltet, die Drehung des Motors 73 wird gestoppt und somit wird die Bewegung des Kraftarms gestoppt.

Der Wagen 23 und der Drehkopf 41 sind betriebsmäßig in gegenseitiger Verbindung, so wie es in der Mitte und im linken Teil des Schaltbildes in Fig. 11 gezeigt ist. Der Druck aus der Quelle 109 geht in der Leitung 147 nach oben zu dem Wagensteuerventil 149, welches den gleichen Aufbau wie das Kraftarmsteuerventil 123 hat. Wenn das Ventil 149 nach rechtη verstellt wird, kann der Druck in einer Leitung 151 nach üben zu einem Ventil 153 gehen, wo der Durchgang am Anfang blockiert wird. Das Ventil 153 ist ein vorgesteuertes Ventil, das den gleichen Aufbau wie die zuvor beschriebenen Ventile 127 und 135 hat. Der Druck geht in einer Leitung 155 nach oben zu einem zweiten nockenbetätigten Ventil 157, das den gleichen Aufbau wie das Ventil 141 hat. In der gezeigten Stellung geht der Druck durch einen Kanal 159 und bildet ein Vorsteuersignal an dem Ventil 153, durch das dieses Ventil nach links geschaltet wird. Diese Bewegung gestattet, da/3 der Durchgang in der Leitung 151 weiter über ein Ventil 161 zu dem Drehkopfmotor 61 geht, was zur Folge hat, daß dor Drehkopf 41 gedreht wird.

Wenn der Drehkopf um 90° gedreht worden ist, ist der Nockenbetätigex 163 an dem Ventil 157 durch den rechten Nocken (vgl. Fig. 2) betätigt, so daß das Ventil 157 nacJi oben geschaltet wird. Der Durchfluß durch den Kanal 159 ist blockiert und geht stattdessen durch einen Kanal. 165, so daß dem VcMit.il

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1(>7 ein Vorsteuersignal geliefert wird. Das VoroLc-.Ji-r:; ;·,ί.α ι vi'jiiLullt das Ventil 167 nach links, was gustdt.uer., u^j'i u· ι Druck in einer Leitung.169 nach oben zu dom Wagenmotwr I·, golien kann, damit das Antriebskettenrad 27 im Uhrzeiger:: iun gedreht und der Wagen 23 auf der Schiene" 21 (Fig. 1) nach links bewegt wird. Durch Einstellen des Wagensteuervenc:;a 149 auf die Mitte werden der Durchfluß zu dem Ventil. 157 und damit das Steuersignal an dem Ventil 1b7 abgeschal t.-t , ijo daß der Druckdurchgang durch die Leitung 169 gesperrt, wird. Die Druckljeauf schlagung des Motors 35 wird block I ^n und der Wagen 2 3 hört mit der Bewegung längs der Schitiu 21 auf. . ■

Das Umschalten des Wagensteuerventils 149 nach links gestattet dem Druck, in einer Leitung 171 nach oben zu gehen, wo der Durchgang an einem weiteren vorgesteuerten Ventil 17 3 am Anlang blockiert wird. Der Durchfluß geht weiter über eine Leitung 175 zu einem vorgesteuerten Ventil 177. Der Durchfluß geht über einen Kanal 179 weiter und bildet ein Vorsteuersignal an einem Ventil 181, durch welches das Ventil 181 nach links verstellt wird. Der Druck geht dann in der Leitung 183 nach oben zu dem Wagenmotor 35, um das Antriebskettenrad 27 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen und den Wagen 23 auf der Schiene 21 nach rechts zu bewegen (vgl.Fig . 1 ) Wenn der Wagen 23 das Ende der Schiene 21 erreicht, wird der Nockenbetätiger 185 an dem Ventil 177 betätigt, wodurch dieses nach oben umgeschaltet wird (vgl.Fig. 2). Durch die Aufwärtsbewegung des Ventils 177 wird das Vorsteuersignal an dem Ventil 181 abgeschaltet und die Druckbeaufschlagung des Motors 3 5 wird blockiert. Gleichzeitig geht der Druck über einen Kanal 187 des Ventils 177 weiter und bildet ein VdchI (iuersignal an dem Ventil 173 und verstellt dieses nach links. Der Druck geht dann in der Leitung 171 nach oben über das Ventil 161 zu dem Drehkopfmotor 61 und bewirkt dessen Drehung im Gegenuhrzeigersinn. Wenn das vVagensteuerventil

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auf die Mitte eingestellt wird, wird die Druckbeaufschiagunq des Ventils 173 und des Motors 61 abgeschaltet und die Drehung des Motors wird gestoppt.

Der Druck wird von der Quelle 109 dem Rechts/Links-Wühlventil 191 über eine Leitung 189 zugeführt. In der gezeigten Stellung wird der Druck an dem Ventil 191 blockiert. Durch Verschieben des Ventils 191 nach links wird ein Vorsteuersignal über eine Leitung 193 nach oben zu dem vorgesteuerteti Ventil 161 geschickt, um das Ventil 161 nach links umzuschalten. Das Umschalten des Ventils 161 nach links kehrt den Druckdurchfluß in den Leitungen 151 und 171 um, was bewirkt, daß sich der Motor 61 um 90° in der Richtung dreht, die zu der zuvor beschriebenen entgegengesetzt ist, wenn das Wagensteuerventil 149 umgeschaltet wird.

Im Betrieb steht eine Bedienungsperson auf der Oberbühne 19 an einem Steuerpult 105, um die Vorrichtung zu betätigen (vgl. Fig. 1 und 9). Ein Rohrsatz 11 wird von dem durch Abfangkeile in dem Drehtisch (nicht gezeigt) gehaltenen Bohrgestänge gelöst und durch Hebevorrichtungen 107 in einen Rückstellbereich angehoben.

Wenn die Steuerungen in den in Fig. 11 gezeigten Stellungen sind, befindet sich der Wagen 23 am zu dem Motor 35 entgegengesetzten Ende der Schiene 21 und der Kraftarm 87 ist vollkommen zurückgezogen und in einer Linie mit der Längsachse der Schiene 21. Das Rechts/Links-Wählventil 111 wird vor dem Arbeitsspiel voreingestellt, damit das Abstapeln entweder nach rechts oder nach links in den Gestängerechen 13 erfolgt. Im normalen Betrieb wird eine Seite des Gestängorechens 13 vollständig gefüllt, bevor das Abstapeln auf der entgegengesetzten Seite beginnt. In Fig. 11 ist das Ventil 19 1 so voreingestellt worden, daß zuerst die rechte Seite des Gestnngerechens 13 gefüllt wird.

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Das Kraftarmsteuerventil 123 wird nach links geschaltet, was zur folge hat, daß der Druck über das Ventil 127 zu dem Motor 73 geht und der Kraftarm ausgefahren wird. Der Kuh rspannkopf 101 ist dann in der offenen Stellung, während das Rohrspannkopfsteuerventil 113 in der in Fig. 11 gezeigton Stellung ist. Wenn der Rohrspannkopf 101 das Rohr 11 erfaßt, wird das Rohrspannkopfsteuerventil 113 nach rechts umgeschaltet, um den Rohrspannkopf an dem Rohr zu schließen, wie es mit ausgezogenen Linien in Fig. 9 gezeigt ist.

Das Kraftarmsteuerventil· 123 wird dann nach rechts geschaltet, wodurch ein Vorsteuersignal zu dem Ventil 135 geschickt und bewirkt wird, daß der Druck über das Ventil 135 zu dom Motor 73 geht, um den Kraftarm 87 zui-ückzuziehen. Die Vorspannvorrichtung, die ein nockenbetätigtes Ventil 137 aufweist, verhindert eine mechanische Verriegelung des Kraflarras. Ohne eine solche Vorspannvorrichtung würde der Motor 73 mit voller Geschwindigkeit arbeiten und die Gewindespindel 77 und die Mutter 83 bis zu einem solchen Grad mit οinein Drehmoment beaufschlagen, daß der Motor 73 nicht in der Lage wäre, das Drehmoment zu überwinden, um den Betrieb umzukehren und den Arm 87 auszufahren. Vor der Drehmomentbeaufschlagung wird das nockenbetätigte Ventil 137 betätigt, wie zuvor beschrieben, um die Luftzufuhr zu dem Motor 73 abzuschalten und die Bewegung der Gewindespindel 77 zu stoppen. Wenn das Rohr 11 mit dem Ende der Oberbühne 19 in Berührung ist, schaltet die Bedienungsperson das Wagensteuerventil 149 nach rechts um. Die Ventile 153 und 167 sind am Anfang blockiert, was zur Folge hat, daß der Druck in der Leitung 155 nach oben zu dem Ventil 157 geht. Ein Vorsteuersignal, das aus dem Kanal 159 kommt, öffnet das Ventil 153 und treibt den Drehkopfmotor 61 an, damit der Drehkopf 41 um 90° nach rechts gedreht wird. An diesem Punkt drückt der an dem angetriebenen Kettenrad 49 angebrachte rechte Nocken 166 den Nockenbotätiger 163 nieder und blockiert den Durchfluß zu dem Ventil 153. Der Druck geht über den Kanal 165 und öffnet das Ventil 157,

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welches dem Druck gestattet, in der Leitung 169 nach oben zu gehen und den Wagenmotor 35 zu betätigen.

Durch Bewegen des Wagensteuerventils 149 in die Mittelstellung, die in Fig. 11 gezeigt ist, wird der Wagen 23 in der gewünschten Stellung längs des Gestängerechens 13 gestoppt. Die Bedienungsperson fährt dann den Kraftarm 87 aus, wie oben erläutert, um das obere Ende des Rohres 11 in das ausgewählte Gestell 15 zu bringen, wie es mit unterbrochenen Linien in Fig. 9 gezeigt ist. Das Rohrspannkopfsteuerventil 113 wird nach links umgeschaltet, um den Rohrspannkopf 101 zu öffnen und das Rohr 11 freizugeben. Der Kraftarm 87 wird zurückgezogen, indem das Ventil 123 nach rechts umgeschaltet wird. Das Wagensteuerventil 149 wird dann nach links umgeschaltet, was einen Durchfluß in der Leitung 171 nach oben gestattet, um die obige Prozedur umzukehren und die Vorrichtung in die Ausgangsposition zurückzubringen.

Die Betätigung der nockenbetätigten Ventile 157 und 177, diu oben beschrieben.worden ist, wird dem Drehkopf 41 erst das Drehen gestatten, wenn der Wagen 23 an dem zu dem Motor 3 5 entgegengesetzten Ende der Schiene 21 ist. Der Wagen 23 kann erst auf der Schiene 21 in der Richtung des Motors 3 5 bewegt werden, wenn der Drehkopf 41 um 90° gedreht worden ist. Durch-Verwendung der bevorzugten Steuereinrichtung wird daher der Kraftarm 87 immer um 90° aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung herausgedreht, wenn der Wagen in einer Zwischenstellung längs der Schiene ist. Dieses Merkmal der bevorzugten Steuereinrichtung ist vorgesehen, um eine Bedienungsperson darein zu hindern, die Oberbühne 19 mit' einem Rohrsatz zu rammen.

Die oben beschriebene Vorrichtung hat einen stabilen Aufbau, der die Zuverlässigkeit verbessert und die Wartung minimiert. Die lineare Vorrichtung, die hauptsächlich aus dem Kraftarm 87 und dem Scherenarm 93 besteht, kann benutzt werden, um den Rohrspannkopf 101 mit dem Rohr 11 in Eingriff zu briinjun

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und von dem Rohr zu trennen. Die Verwendung des ersten und des zweiten Tragarms 95 bzw. 99 und des Querstückes 89 zum Hilden von zwei Parallelogrammen hält den Rohrspannkopt in einer horizontalen Stellung und ergibt zusätzliche StabiIitä t.

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Claims

Long Beach, CA 90801, V.St.A. Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Bewegen von Rohrsätzen in einem Turm,

gekennzeichnet durch einen angetriebenen Drehkopf (41), der um eine insgesamt vertikale Achse drehbar ist, durch eine Befestigungsvorrichtung (23) zum Positionieren des Drehkopfes an einer ausgewählten Stelle in bezug auf den Turm (17),

durch ein insgesamt vertikales Bein (63), das durch den Drehkopf abgestützt ist und gedreht wird, durch einen angetriebenen Rollenbock (67), der längs des vertikalen Beins beweglich und in ausgewählter Weise positionierbar ist,

durch einen Kraftarm (87), von welchem ein Ende drehbar an dem Rollenbock befestigt ist,

durch einen Rohrspannkopf (101), der an dem entgegengesetzten Ende des Kraftarms befestigt ist, und durch einen Scherenarm (93), dessen eines Ende mit dem Kraftarm drehbar verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem vertikalen Bein oder mit dem Drehkopf drehbar verbunden ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine insgesamt horizontale Schiene (21) an einer ausgewählten Stelle bezüglich des Turms (17) befestigt ist, daß die Befestigungsvorrichtung (23) ein angetriebener Wagen ist, der so gelagert ist, daß er längs der Schiene in ausgewählter Weise bewegbar und positionierbar ist, daß der angetriebene Drehkopf (41) an dem angetriebenen Wagen befestigt ist,

daß der Scherenarm (93) an einem Ende drehbar mit dem vertikalen Bein (63) und am anderen Ende drehbar mit dem Kraftarm (87) verbunden ist, und

daß eine Vorspannvorrichtung (137, 141) mit dem vertikalen Bein (63) oder dem Drehkopf (41) verbunden ist, um den Rohrspannkopf (101) von dem vertikalen Bein wegzudrücken, wenn der Rohrspannkopf zurückgezogen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherenarm (93) an einem Ende drehbar mit dem Mittelbereich des Kraftarms (87) und am anderen Ende mit dem vertikalen Bein (63) an einem Punkt verbunden ist, der insgesamt vertikal in einer Linie mit dem Punkt ist, in welchem der Kraftarm an dem Rollenbock (67) befestigt ist, und daß die Vorspannvorrichtung (137, 141) mit dem vertikalen Bein (63) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querstück (89) vorgesehen ist, das einen ersten und einen zweiten Drehpunkt (91, 97) hat, und in dem ersten Drehpunkt mit dem Mittelbereich des Kraftarms (87) verbunden ist, daß der Scherenarm (93) an einem Ende drehbar mit dem Kraftarm in dem ersten Drehpunkt des Querstückes verbunden ist und am anderen Ende durch das vertikale Bein

(63) drehbar gehaltert ist,

daß ein erster Tragarm (95) an einem Ende mit dem zweiten Drehpunkt (97) des Querstückes und am anderen Ende mit dem

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vertikalen Bein an einem Punkt nahe dem und horizontal in einer Linie mit dem Punkt verbunden ist, in welchem der Scherenarm mit dem vertikalen Bein verbunden ist, wobei der erste Tragarm die gleiche Länge wie der Scherenarm hat, und daß ein zweiter Tragarm (99) ebenfalls an einem Ende mit dem zweiten Drehpunkt (97) des Querstückes verbunden und an dem anderen Ende mit dem Rohrspannkopf (101) in einem Punkt nahe dem und horizontal in einer Linie mit dem Punkt verbunden ist, in welchem der Kraftarm mit dem Rohrspannkopf verbunden ist, so daß die Abstände zwischen diesen beiden Punkten, zwischen den Drehpunkten des Querstückes und zwischen den Punkten, in welchen der erste Tragarm und der Scherenarm mit dem vertikalen Bein verbunden sind, alle ungefähr gleich sind.

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