DE2835726C2

DE2835726C2 - Pneumatisch betätigbare Gewindeschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE2835726C2
Application number: DE2835726A
Authority: DE
Inventors: William Price Weatherford Tex. Fowler
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1983-09-15
Also published as: JPS5462901A; AR226814A1; IT1160597B; NL7808401A; MX146891A; IT7868922A0; CA1092993A; FR2400661B3; DE2835726A1; FR2400661A1

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigbare Gewindeschutzvorrichtung für mit Außengewinde versehene Hohlkörper mit einer Innenhülse aus einem im wesentlichen starren zylindrischen Teil, mit einem pneumatisch beaufschlagbaren, dehnbaren Teil, dessen äußere Fläche im gedehnten Zustand in Kontakt mit einer Innenfläche des Hohlkörpers steht und dessen innere zylindrische Räche im gedehnten Zustand zusammen mit der äußeren zylindrischen Fläche des starren Teils einen Hohlraum bildet der mit Ventilelementen zum Aufblasen und Anpressen des dehnbaren Teils an den Hohlkörper sowie zum Ablasse.; der Luft vor dem Entfernen des Hohlkörpers in Strömungsverbindung steht und mit einem zylindrischen Gewindeschutzteil aas einem elastischen Material, das die Innenhülse konzentrisch mit Abstand umschließt so daß ein Ringraum zwischen der Innenhülse und dem Gewindeschutzteil zur Aufnahme des mit dem Außengewinde versehenen Hohlkörperteils gebildet ist

Außengewinde von Hohlkörpern, beispielsweise von Rohren, müssen während des Transports, bei der Handhabung vor dem Zusammenbau auf einer Baustelle, wie beispielsweise bei Bohrarbeiten nach öl und Gas, geschützt werden. Solche Rohre werden neben einem Bohrturm in am Boden befindlichen Gestellen gelagert Vor dem Transport zur Arbeitsbühne müssen die Schutzvorrichtungen, die zum Versand vorgesehen waren, von den Rohrgewinden entfernt werden, um eine gründliche Säuberung der Rohrkupplungen zu ermöglichen und anschließend Gewinde miteinander zu verbinden. Das Kupplungsende des Rohres wird dann im Bohrturm in eine vertikale Lage gezogen, während das gegenüberliegende Rohrende über einen Hubsteg und eine geneigte Rampenführung auf die Bohrbühne gezogen wird. Wenn die Gewinde, insbesondere die Außengewinde eines Hohlkörpers, nicht geschützt sind, können sie erheblich beschädigt werden, so daß Arbeiten zur Wiederherstellung eines einwandfreien Gewindezustandes notwendig sind. In jedem Fall werden die Bohrarbeiten verzögert, da die Rohre von der Bohrbühne wieder herabgelassen werden müssen und der ganze Prozeß wiederhol werden muß. Zur Vermeidung solcher Nachteile werden Gewindeschutzvorrichtungen benutzt, wodurch die Gewinde der Rohre während des Transports zur Bohrturmbühne geschützt werden. Diese Schutzvorrichtungen müssen schnell anbring- und abnehmbar sein. Sie dürfen während der Bewegung der Rohre nicht beschädigbar, sondern wiederholt verwendbar sein.

Es gibt zahlreiche Gewindeschutzvorrichtungen einschließlich der dazugehörigen Einrichtungen, um sie kraftschlüssig an öen Enden der Rohre oder anderer rohrförmiger Teile zu befestigen. Solche Vorrichtungen können an den Rohrenden mittels mechanischer Kupplungen befestigt werden. Es gibt ferner Vorrichtungen, die an den Rohrenden mit pneumatisch dehnbaren, elastischen Teilen befestigbar sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des letztgenannten Schutztyps.

Aus der US-PS 27 45 438 ist eine dehnbare, pneumatisch betätigbare wulstförmige Hülse zu entnehmen, die bei einer Ausdehnung die Innenfläche eines Rohres berührt bzw. dagegen gepreßt wird, um die Schutzvorrichtung am Rohrende zu sichern. Eine äußere Hülse in Form einer starren zylindrischen Kapsel umfaßt und schützt die Gewinde an der Außenfläche des Rohres. Zum Aufblasen und Entleeren der Blase dienen Ventile. Ein Nachteil der vorbekannten Ausführung besteht darin, daß die starre äußere Kapsel oder Hülse eingebeult, zerbrochen oder in anderer

ν; Weise in der Umgebung eines Bohrturmbetriebes .,_- beschädigt werden kann. Die vorbekannie Ausführung

;' enthält ferner keine Mittel für einen Reibungskontakt der dehnbaren Blase mit der Innenfläche des zu

:.-- schützenden Rohres, um sie daran sicher zu verankern.

Die US-PS 27 25 898 zeigt eine Röhrenführung und

einen Endschutz mit einem dehnbaren Element zur

" Anpressung an die Innenfläche eines Rohres, wobei das Element mit Ein- und Auslaßventilen ausgerüstet ist

•5 Diese Vorrichtung zeigt keine äußere Hülse oder Kapsel zum Si-nutz der Rohraußengewinde. Sie ist

'■;- daher nur zum Abschluß des Rohres zur Vermeidung des Hineinfallens größerer Fremdkörper geeignet

Die US-PS 27 29 245 zeigt einen pneumatisch betätigbaren Rohrgewindeschutz mit einem Element das nach innen gegen die Außenfläche eines von diesem Element aufgenommenen Rohres expandiert Das dehnbare Element ist von einem Metallgehäuse umfaßt das leicht zerstörbar ist

Die US-PS 40 36 261 offenbart ebenfalls eine

"" pneumatisch betätigbare Gewindeschutzvorrichtung,

mit welcher Außengewinde von Rohren geschützt

' werden können. Diese Vorrichtung ist zwar schnell ^:: anzubringen und abzunehmen, weil die Befestigung und

^: Lösung pneumatisch mittels eines Füll- und Abhßventils

■ erfolgt, es ist aber zu berücksichtigen, daß sie nur eine

Außenfläche aus Metall enthält Wird die Außenfläche durch harte Schläge beansprucht wie sie beim Bohrturmbetrieb ständig vorkommen, verformt sie sich bleibend gegen das Gewinde. Dieses wird daher nicht wirksam vor harten Stößen geschützt. Außerdem zeigt

; die Ausführung nach der letztgenannten Vorveröffentli- '■- chung eine dehnbare Gummiblase, die sich um das Ende

\ eines Rohres legt, wobei zugeführte Luft bewirkt, daß λ der innere Blasenteil gegen das Rohr gepreßt wird.

\ Dieser ist so kurz, daß er dabei nur einen geringen Teil

t. des Rohres erfaßt. Zum Aufpumpen wird ein großes i'i Volumen benötigt, so daß der Protektor zwangsläufig ϊ- nicht mit der gewünschten Geschwindigkeit in seinen ; Betriebszustand versetzt werden kann. Der Aufwand an > Leistung und Zeit hierfür ist erheblich.

Aufgabe oer Erfindung ist es, eine pneumatisch betätigbare Gewindeschutzvorrichtung zu schaffen, mit der Außengewinde von Hohlkörpern, insbesondere von Rohren, wirksam auch vor harten, schlagartigen Beanspruchungen geschützt werden können. Eine solche Vorrichtung muß schnell anbring- und abnehmbar sowie transportabel sein. Zu diesem Zweck muß die Schutzvorrichtung bereits durch geringe Luftmengen in ihren Betriebszustand versetzbar sein und ein geringes Gewicht aufweisen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ende des Hohlkörperteils benachbarte Ende der Innenhülse geschlossen ist und daß das im wesentlichen zylindrisch ausgebildete dehnbare Teil an seinen beiden Enden Dichtlippen aufweist, mit denen es an der äußeren Fläche des starren zylindrischen Teils befestigt ist. an der es im ungedehnten Zustand in engem Kontakt anliegt.

Mit einer erfindungsgemäß gestalteten Gewindeschutzvorrichtung sind die vorstehend beschriebenen Nachteile vorbekannter Gewindeschutzvorrichtungen vermeidbar. Gegenüber der Ausführung nach der US-PS 27 29 245 hat der vorliegende Erfindungsgegenstand den Vorteil, daß ein wesentlicher Teil der zylindrischen Wand des dehnbaren Teils und auch die gesamte innere zylindrische Wand des Gewindeschutzteils das von diesen Teilen aufgenommene Rohr dichtend berühren, wodurch sowohl ein Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern als auch ein Schutz vor einer Gewindebeschädigung besteht

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen enthalten.

In der Zeichnung ist der Querschnitt eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt und nachstehend erläutert

ίο Die Gewindeschutzvorrichtung 10 dient zum Schutz des mit Gewindegängen versehenen Endes des Rohres 56, das lediglich in unterbrochener Strichführung dargestellt ist Das Gewinde 40 befindet sich auf der Außenfläche des Rohres. Die Gewindeschutzvorrichtung besteht aus einer Innenhülse mit einem starren Teil 6 und einem dehnbaren Teil 8. Das starre Teil 6 ist zylindrisch und hat eine obere Endwand 7 mit seitlich überstehenden Anschlägen 6Z Am unteren Ende befindet sich ein Rand 66. Der Innenraum des starren Teils 6 ist mit 9 bezeichnet

Das dehnbare Teil 8 steht im ungedehnten Zustand mit seiner Innenfläche 34 in enge/· Kontakt mit der äußeren zylindrischen Fläche 35 des star^ren Teils 6. Eine obere ringförmige Aussparung oder Nut 39 und eine untere Nut 41 in der Außenfläche des starren Teils 6 nehmen eine untere Lippe 64 bzw. eine obere Lippe 38 des dehnbaren Teils 8 auf. Dadurch wird eine Abdichtung zwischen der Lippe 64 und der oberen Endwand 7 bzw. der unteren Lippe 38 und dem Rand 66 herbeigeführt.

Ein zylindrisches Gewindeschutz^! 20 umfaßt konzentrisch die Innenhülse, so daß ein Ringraum 36 zwischen der Innenhülse und dem Gewindeschutzteil 20 zur Aufnahme eines Rohres 56 mit Gewindegängen 40 gebildet wird. Das Gewindeschutzteil 20 besteht aus einem elastischen Material, das sowohl das Gewinde 40 innerhalb des Ringraums 36 schützt als auch verschleißhemmend und widerstandsfähig gegen dauernde Deformationen ist.

Eine nach unten kegelstumpfförmig ausgebildete Metallplatte 12 bildet eine große Aussparung in dem oberen Ende des Gewindeschutzteils 20. Das Gewindeschutzteil 20 ist an der Innenhülse mit einer Schraube 14 verbunden. Die Schraube 14 erstreckt sich durch eine 5 Öffnung 24, die sich durch die Metallplatte 12, das Gewindeschutzteil 20 und die obere Endwand 7 des starren Teils 6 in die Kammer 9 erstreckt. Von dieser Seite ist eine Schraubenmutter 18 auf das Gewinde 16 der Schraube 14 aufgeschraubt. Wenn die Mutter 18

'Ό genügend angezogen ist, sind die Metaliplatte 12 und das starre Teil 6 so gegeneinander gezogen, daß ein Teil des Gewindeschutzteils 20 dazwischengreifend gesichert ist.

Die Metallplatte 12 is: mit den beiden öffnungen 50 uni 4..' ausgerüstet, in welche 3ich ein Einlaßventil 26 und ein Auslaßventil 52 erstrecken. Das Ventil 26 ist in eine Gewindebohrt-ng 30 des starren TeiK 6 eingeschraubt. Es kann als konventionelles Ventil ausgeführt sein, wie es gewöhnlich bei Luftreifen benutzt wird, um Druckluft von eir.er konventionellen Luftquelle einzuleiten. Dies ist durch die unterbrochene Strichführung 42 angedeutet. Das Auslaßventil 52 ist in eine Gewinde· bohrung 31 des starren Teils 6 eingeschraub¹ uivd kann ebenfalls jede geeignete Form eines schnellen Luftablaßventils haben, wobei vorzugsweise ein Knopf 44 vorgesehen ist. der zum Luftablaß einzudrücken ist. Das Einlaßventil 26 steht durch das starre Teil 6 mit der inneren zylindrischen Flache 34 des dehnbaren Teils 8 in

Verbindung. Wenn Lufi durch chis Ventil 26 und den Kanal 32 zur inneren zylindrischen I lache 34 des dehnbaren Teils 8. das in engem Koniakt mit der äußeren zylindrischen Fläche 35 des starren Teils 6 steht, einströmt, drückt das dehnbare Teil 8 gegen das Rohr 56, das in den Ringraum 36 greift. Das dehnbare Teil 8 berührt die innere Fläche 60 des Rohres 56 mit genügender Kraft und Reibung, um den pneumatisch betätigbaren Gewindeschutz 10 des Rohres zu halten und die Gewindegänge 40 zu schützen. Die obere Lippe 64 und die untere Lippe 38 des dehnbaren Teils 8 werden in den oberen bzw. unleren ringförmigen Aussparungen oder Nuten 39 bzw. 41 gehalten. Die Lippen 64 und 38 sind einvulkanisiert und fest an der oberen Endwand 7 und der benachbarten Ringnut 39 bzw. am Rand 66 und der Ringnut 41 gesichert. Entsprechend wird die durch das Einlaßventil 26 eindringende und durch den Kanal 32 geleitete Luft in einen dehnbaren Bereich gedruckt, der im wesentlichen zwischen der inneren Fläche 34 des dehnbaren Teils 8, der äußeren zylindrischen Fläche 35 des starren Teils 6, der oberen ringförmigen Nut 39 und der unteren ringförmigen Nut 41 liegt, wobei das dehnbare Teil 8 gegen die innere Fläche 60 des Rohres 56 gepreßt wird. Das Auslaßventil 52, das vorzugsweise durch einen Schnellauslöseknopf 44 betätigt wird, ist ebenfalls in eine Bohrung 31 der oberen Endwand 7 eingeschraubt. Das Auslaßventil 52 steht durch den Verbindungskanal 54 im starren Teil 6 mit der inneren zylindrischen Fläche 34 des dehnbaren Teils 8 in Verbindung. Die zwischen der zylindrischen äußeren Fläche 35 des starren Teils 6 und der zylindrischen Fläche 34 des dehnbaren Teils 8 und den Lippen 64 und 38 befindliche Preßluft wird durch den Verbindungskanal 54 über das Auslöseventil 52 nach der Betätigung des Knopfes 44 abgelassen.

Eine sich einwärts erstreckende Öffnungswandung 51 reicht in das Gewindeschutzteil 20 hinein, wodurch eine Öffnung 50 für die Anordnung des Einlaßventils 26 gebildei wird, während gleichzeitig die Metallplatte 20 gegen Rotation und Verschiebung auf dem Gewinde- schutzteil 20 gesichert ist. Andererseits bildet eine sich auswärts erstreckende Öffnungswandung 48 eine Öffnung 46. die das Auslaßventil 52 aufnimmt und dieses vor einer irrtümlichen Betätigung und damit die Vorrichtung vor einer unerwünschten Entlüftung ^J schützt.

Die äußere zylindrische Fläche des Randes 66 kann nach innen angeschrägt sein, um die Einführung des Rohres 56 in den Ringraum 36 zu erleichtern.

Das dehnbare Teil 8, das im wesentlichen in enger '■ Berührung mit dem starren Teil 6 steht, erleichtert die schnelle Betätigung des Gewindeschutzes 10, da eine bemerkenswert geringe, zur Fläche 34 des dehnbaren Teils 8 geleitete Druckluftmenge ausreicht, um einen genügenden Kontakt /wischen dem dehnbaren Teil 8 mit der inneren Fläche 60 des Rohres 56 zu erreichen.

Das Anschlagtcil 62 erstreckt sich genügend weil in ι den Ringraum 36. so dall es von dem Rohr 56 berührt wird, wenn es genügend weit in den Ringraum 36 hineinreicht.

Die Kammer 9 ermöglicht das Aufsetzen der Mutter 18 auf die Schraube 14 und führt gleichzeitig zu einer ι Gewichtsreduzierung des Gewindeschutzes 10. was eine leichlere Handhabung ermöglicht. Der Durchmesser der Kammer 9 wird durch die notwendige Stärke und Festigkeit der zylindrischen Wand des starren Teils 6 bestimmt. Der Durchmesser der Wände ergibt skIi ι durch die Notwendigkeit der Aufnahme bestimmter Rohrdurchmesser. Dementsprechend kann die Kammer andere Größen und Formen besitzen, als die der vorliegenden Zeichnung. Da die Standardrohre für ölfelder mit unterschiedlichen Gewichten hergestellt ι werden, können die Innendurchmesser entsprechend der Wandstärke variieren. Daher ist der Außendurchmesser der Kammer 9 zweckmäßigerweisc nach dem dickwandigsten Standardrohr ausgewählt.

Vorteilhafterweise können bei einem Schaden sowohl die Innenhülse als auch das Gewindeschutzteil kurzerhand ersetzt werden. Zum Beispiel kann das Gewindeschutzteil einfach durch Abnehmen der Mutter 18 vom Bolzen 14 entfernt und durch ein neues auf die innere Hülse ζ» setzendes Gewindeschutzteil ersetzt werden. In ähnlicher Weise kann die Innenhülse, die aus dem starren Teil 6 und dem dehnbaren Teil 8 besteht, ersetzt werden durch Abnehmen der Mutter 18 von dem Bolzen 14. Abziehen der Innenhülse. Einsetzen einer neuen Innenhülse. Wiedereinsetzen des Bolzens 14 durch die öffnungen 24 und Aufziehen der Mutter 18 wieder auf den Bolzen 14.

In dem gezeigten Beispiel besteht der Gewindeschutz 10 aus einem Gewindeschutzteil 20, der mittels Bolzen an einer zylindrischen innenhuise befestigt ist, die aus einem starren Teil 6 mit einer oberen Endwand 7 und einem elastischen, dehnbaren Teil 8 besteht, welches in engem Kortakt mit der äußeren zylindrischen Fläche 35 des starren Teils 6 steht. Annähernd 13 mm des dehnbaren Teils 8 sind an der oberen Lippe 64 festvulkanisiert. Die untere Lippe 38 ist ebenfalls befestigt, so daß beide Lippen 64 und 38 an dem starren Teil 6 angeklebt sind. Die Kammer 9 wird durch die obere Endwand 7 und die zylindrischen Teile des starren Teils 6 bestimmt, so daß die Befestigungsmittel aus Bolzen 14 und Mutter 18 über die Kammer 9 zugänglich sind, während gleichzeitig das Gewicht des starren Teils 6 und das Gesamtgewicht der Gewindeschutzvo. .ichtung 10 reduziert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pneumatisch betätigbare Gewindeschutzvorrichtung für mit Außengewinde versehene Hohlkörper mit einer Innenhülse aus einem im wesentlichen starren zylindrischen Teil, mit einem pneumatisch beaufschlagbaren, dehnbaren Teil, dessen äußere Fläche im gedehnten Zustand in Kontakt mit einer Innenfläche des Hohlkörpers steht und dessen innere zylindrische Fläche im gedehnten Zustand "> zusammen mit der äußeren zylindrischen Fläche des starren Teils einen Hohlraum bildet der mit Ventilelementen zum Aufblasen und Anpressen des dehnbaren Teils an den Hohlkörper sowie zum Ablassen der Luft vor dem Entfernen des Hohlkör-15 pers in Strömungsverbindung steht, und mit einem zylindrischen Gewindeschutzteil aus einem elastischen Material, das die Innenhülse konzentrisch mit Abstand umschließt, so daß ein Ringraum zwischen der Innenhülse und dem Gewindeschutzteil zur²⁰ Aufnahme des mit dem Außengewinde versehenen HohIköB?PrteiIs gebildet ist, dadurch gekennzeichne t, daß das dem Ende des Hohlkörperteils benachbarte Ende der Innenhülse geschlossen ist und daß das im wesentlichen zylindrisch ausgebildete dehnbare Teil (8) an seinen beiden Enden Dichtlippen (38, 64) aufweist, mit denen es an der äußeren Fläche (35) des starren zylindrischen Teils (6) befestigt ist, an der es im ungedehntem Zustand in engem Kontakt anliegt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Gewindeschutzteil (20) eine AbschlußwLwd mit Aussparungen, welche die Ventilelemente umgeben, aufwer*.

3. Vorrichtung nacb einem der Ansprüche 1—2, dadurch gekennzeichnet daß d % Gewindeschutzteil (20) mittels Schraubenbolzen (14) mit der Innenhülse (6,8) verbunden ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippen an dem ^o starren zylindrischen Teil (6) anvulkanisiert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das starre zylindrische Teil (6) an jedem Ende eine ringförmige Aussparung (39,41) aufweist, in welche das dehnbare Teil (8) mit « je einer Lippe (38,64) eingreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet daß das geschlossene Ende des starren Teils (6) durch eine Endwand (7) gebildet wird, welche sich radial nach außen über das dehnbare Teil (8) hinausgehend erstreckt und dadurch eine Begrenzung der dem Ende des Hohlkörpers benachbarten ringförmigen Aussparung (39) bildet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, ^ dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des starren Teils (6) von einem sich radial nach außen erstreckenden Rand (66) begrenzt wird, welcher in engem Kontakt mit der dem Ende des Hohlkörpers nicht benachbarten Lippe (38) des dehnbaren Teils (8) steht und die äußere zylindrische Fläche des dehnbaren Teils (8) begrenzt.