DE3226967A1 - Druckmittelbetaetigte winde - Google Patents
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Description
Druckmittelbetätlgte Winde
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Winde der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zum Vertikalbewegen
eines Bohrlochfutterrohres und insbesondere zum Absenken eines Verrohrungsstranges in ein Bohrloch, wenn das
Gewicht des Stranges das übersteigt, für das der Bohrturm ausgelegt ist. Manche Winden, die für diesen Zweck geschaffen
worden sind, weisen zwei Kolben-Zylindervorrichtungen auf, mittels welchen zwei Rohrspannvorrichtungen so relativ
hin- und herbewegbar sind, daß die Verrohrung allmählich angehoben oder abgelassen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Winde dieses allgemeinen Typs mit einem verbesserten.Druckmittelsteuersystem zu versehen,
das zwischen mehreren verschiedenen Zuständen umschaltbar ist, um die Forderungen der Handhabung eines schweren
Verrohrungsstranges am besten zu erfüllen.
Die Winde nach der Erfindung kann einen Rohrstrang mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit absenken und die
Kolben mit einer von zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten nach oben zurückbringen, wobei die Möglichkeit besteht,
eine größere Aufwärtskraft bei der niedrigeren von diesen beiden Geschwindigkeiten als bei der größeren Geschwindigkeit
auszuüben, um die größere Kraft bereitzustellen, die erforderlich ist, um den Rohrstrang aus seiner Berührung
mit einer der Spannvorrichtungen zu lösen. Das wird zum wesentlichen Teil durch das Vorsehen von Verdrängerpumpen mit
veränderbarer Verdrängung erreicht, die in Verbindung mit zusätzlichen Pumpen, einem zugeordneten Leitungssystem und
Steuereinrichtungen arbeiten, um die Kolben zum Erfüllen der gewünschten Funktionen auf unterschiedliche Weise zu betätigen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 die Winde nach der Erfindung in einem
Bohrturm,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Ven
tilbaugruppe eines der Arbeitszylinder der Winde,
Fig. 3 eine Gesamtdarstellung der Hydraulik
steuerschaltung,
die Fig. 4 und 5 ausführlichere Schaltbilder von Teilen
der in Fig. 3 dargestellten Schaltung und
die Fig. 6 bis 8 die Druckmitteldurchflußwege in den
drei Zuständen der Winde.
Gemäß Fig. 1 hat ein Bohrturm 10 einen Mast 11 und ein Bohrdeck
12, das auf der Erde durch einen Unterbau 13 abgestützt ist und eine öffnung 14 aufweist, die während des Bohrens
eines Bohrloches 15 einen Drehtisch zum Antreiben des Bohrstranges enthält. Nach dem Bohren des Bohrloches kann der
Drehtisch aus der öffnung 14 entfernt und eine Winde 16 in der öffnung zum Absenken eines Verrohrungsstranges 17 in das
Bohrloch angeordnet werden. Die Winde hat zwei vertikale Kolben-Zylindervorrichtungen
18 und 19, die sich in vertikalen Achsen 20 und 21 auf entgegengesetzten Seiten der vertikalen
Achse 22 des Bohrloches erstrecken. Die Kolben-Zylindervorrichtungen 18 und 19 sind auf der Erde über einen Betonsokkel
23 abgestützt und erstrecken sich aufwärts in die öffnung 14 in dem Bohrdeck 12, wo sie gegen eine Horizontalbewegung
durch Aufnahme in öffnungen in einem an dem Unterbau des Bohrturms befestigten Paßrahmen 24 festgehalten sind. Ein
horizontaler Träger 25 verbindet die oberen Enden der Zylinder 26 der Kolben-Zylindervorrichtungen 18 und 19 miteinander,
ist durch diese abgestützt und hat eine öffnung, durch die sich der Verrohrungsstrang 17 erstreckt. Ein zweiter
Träger 27 verbindet die oberen Enden der Kolbenstangen 28 der Kolben-Zylindervorrichtungen 18 und 19 miteinander, ist
durch diese abgestützt und vertikal bewegbar und hat eine öffnung,
durch die sich der Verrohrungsstrang 17 erstreckt. Zwei
Spannvorrichtungen 29 und 30, die durch die Träger 25 bzw. 27 abgestützt sind und zum Festspannen und Tragen des Verrohrungsstranges
17 dienen, weisen Fangkeile auf, die zwischen einer Spannstellung und einer gelösten Stellung verstellbar
sind.
Die Unterflächen 32 von Kolben 31 (Fig. 3), die dem Druckmittel in unteren Kammern 35 ausgesetzt sind, haben eine
größere effektive horizontale Fläche als die ringförmigen, nach oben weisenden Flächen 33 der Kolben, die dem Druckmittel
in oberen Kammern 34 ausgesetzt sind, über zwei Ventil-
und Verteilerbaugruppen 36, die an den unteren Enden der Zylinder 26 befestigt sind, wird Druckmittel den Zylindern
26 zugeführt und aus diesen abgeführt. Rohre 37 an den Seiten der Zylinder fördern Druckmittel zwischen den Baugruppen
36 und den oberen Zylinderkammern 34. Eine Pumpen- , baugruppe 38 (Fig. 1) auf der Erde nahe dem Bohrloch besteht
hauptsächlich aus zwei Druckmittelquellen 39 für die Kolben-Zylindervorrichtungen 18 bzw. 19, die aus einem Tank
40 ansaugen und jeweils mit der zugeordneten Ventilbaugruppe 36 über einen ersten Schlauch 41 relativ großen Durchmessers (mit einem
Innendurchmesser von beispielsweise etwa 100 mm) und einen zweiten Schlauch 42 kleineren Durchmessers (mit einem Innendurchmesser
von beispielsweise etwa 50 mm) in Verbindung stehen. Die Schläuche 41 können keinen so großen Druck wie die Schläuche
42 aushalten und werden keinem so hohen Druck wie diese ausgesetzt.
Die Druckmittelquellen 39 und die Kolben-Zylindervorrichtungen 18 und 19 werden durch eine manuell betätigte Konsole
43 auf dem Bohrdeck 12 gesteuert, die mit den übrigen Hydraulikelementen
durch Leitungen unter dem Bohrdeck verbunden ist. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Ventil- und Verteilerbaugruppe
36 und die Druckmittelquelle 39 und einige weitere Ausrüstung, die einem der Arbeitszylinder zugeordnet sind.
Die entsprechende Baugruppe 36 und die entsprechende Druckmittelquelle 39, die dem anderen Zylinder zugeordnet sind,
können mit den in Fig. 4 und 5 gezeigten übereinstimmen. Jede Druckmittelquelle 39 enthält einen Motor 44 (Fig. 5), der
eine Verdrängerpumpenbaugruppe 4 5 mit veränderbarer Verdrängung und zwei Verdrängerpumpen 46 und 47, die vorzugsweise
eine feste Verdrängung haben, ständig antreibt. Die Verdrängerpumpenbaugruppe 45 ist umschaltbar, damit sie in
entgegengesetzten Richtungen pumpen kann, ist kontrolliert
verstellbar, damit, ihre Verdrängung in beiden Richtungen jeweils
von null bis zu einem vorbestimmten Maximum verändert werden kann,und ist typischerweise von der Taumelscheibenbauart,
mit einer Hauptpumpe 48, die in einem Zustand in eine Leitung 49 pumpt und aus einer Leitung 50 ansaugt und
in ihrem umgeschalteten Zustand aus der Leitung 4 9 ansaugt und in die Leitung 50 fördert. Die Pumpenbaugruppe 45 enthält
außerdem zwei Hilfspumpen 51 und 52, die im Gleichlauf mit der Pumpe 48 durch den Motor 44 angetrieben werden und
aus dem Tank 40 über eine Leitung 53 ansaugen, wobei die Pumpe 51 benutzt wird, um der Pumpe 48 einen inneren Servodruck
zu liefern zum Verstellen derselben in unterschiedliche Positionen auf Hydrauliksteuerdrücke hin, die der eine
veränderbare Verdrängung aufweisenden Pumpenbaugruppe 45 über zwei Steuerleitungen 54 und 55 geliefert werden, und wobei
die Pumpe 52 als Nachfüllpumpe dient, die das Vorhandensein von ausreichend Druckmittel am Einlaß und am Auslaß
der Pumpe 48 gewährleistet.
Die Leitung 49 verbindet die Pumpe 48 mit der Förderleitung 56 der Pumpe 46, so daß diese Pumpen parallel über eine Leitung
57 und ein Rückschlagventil 58 zu der Leitung 41 fördern können, die zu dem entsprechenden Zylinder führt. Ein
Wärmetauscher 156 in der Leitung 56 kühlt das Druckmittel aus der Pumpe 46. Mit dem Druck in der Leitung 57 wird über
eine Leitung 60 ein Pendelventil 61 beaufschlagt (Fig. 3), das außerdem mit der entsprechenden Leitung 60a verbunden
ist, die von der anderen Druckmittelquelle 39 kommt-, wobei das Pendelventil bewirkt, daß der größere von den beiden
Drücken in den Leitungen 60 bzw. 60a über eine Leitung 62 zu Meßinstrumenten 63 auf der Konsole 43 geleitet wird.
Ein übermäßiger Druck in den Leitungen 41 wird über eine Leitung 59 und ein oder mehrere Überdruckventile 64 in den
Tank 40 geleitet. Während des Absenkens der Kolben kann das die Zylinder über die Schläuche 41 verlassende Druckmittel
aus der Leitung 59 an den Tank über ein Absperrventil 65 abgegeben
werden, das durch Federkraft normalerweise in einer offenen Stellung gehalten wird und entweder in eine vollständig
geschlossene Stellung oder in eine teilweise geschlossene Stellung, in der der Durchfluß verringert ist, gebracht
werden kann, indem Hydraulikdrucksignale mit zwei verschiedenen Werten über eine Leitung 66 einer druckbetätigten Balgoder
Kolbenbaugruppe 67 zum Betätigen des Ventils 65 zugeführt werden.
Das Ventil 65 und die Pumpen 45 werden durch Hydraulikdrucksignale
gesteuert, die von der Steuereinheit 4 3 über Leitungen 68 und 6 9 geliefert werden, und zwar unter der Steuerung
eines Schwenkarms 70, der in der in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellten neutralen Stellung keinen Hydraulikdruck
zu den Leitungen 68 oder 69 durchläßt. Wenn der Schwenkarm 70 nach links geschwenkt wird, wird die Leitung 68 mit einem
allmählich zunehmenden Druck beaufschlagt, und, wenn er nach
rechts geschwenkt wird, wird die Leitung 69 mit einem allmählich zunehmenden Druck beaufschlagt. Mit diesen Drücken werden
die Pumpenbaugruppen 45 über die Leitungen 54 und 55 beaufschlagt. Wenn in keiner der Leitungen 54 und 55 eine Drucksignal
vorhanden ist, ist die entsprechende Pumpe 45 in der neutralen oder AUS-Stellung und pumpt in keiner Richtung.
Eine fortschreitende Zunahme des Druckes in der Leitung 54 bewirkt, daß die Pumpe 45 Druckmittel in Fig. 5 nach rechts
pumpt, wobei die Verdrängung der Pumpe und die Pumpleistung entsprechend dem Ausmaß, in welchem der Schwenkarm 70 aus
seiner neutralen Stellung verschwenkt worden ist, fortschreitend zunehmen. Eine fortschreitende Erhöhung des Druckes in
der Leitung 55 bewirkt, daß die Pumpe 45 Druckmittel in Fig. 5 nach links pumpt, wobei die Verdrängung und die Förderleistung
entsprechend dem Ausmaß, in welchem der Schwenkarm 70 nach rechts verschwenkt wird, fortschreitend zunehmen.
/74
Dieselben Drucksignale aus den Leitungen 68 und 69 werden
über Leitungen 71 und 72 einem Pendelventil 73 zugeführt, dessen Förderleitung 74 ein Drucksignal empfängt, das dem
größeren der beiden Drücke in den Leitungen 71 und 72 entspricht. Mit diesem Druck wird über eine Drosselstelle 75
und eine Leitung 76 ein druckbetätigtes Kolben- oder Balgstellglied 77 (Fig. 5) zum Betätigen eines mechanischen
Drosselgliedes 177 des Motors 44 beaufschlagt. Die Leitung 76 ist außerdem mit dem Drosselglied der zweiten Druckmittelquelle
39 verbunden. Wenn der Schwenkarm 70 in der einen oder anderen Richtung bewegt wird, betätigt der sich ergebende
Druck in der Leitung 71 oder 72 das Motordrosselglied, um die Motoren schnell von der Leerlaufdrehzahl auf eine
vorbestimmte maximale Betriebsdrehzahl zu bringen. Dieser Druck wird auf einem Wert gehalten, der zum Betätigen der
Stellglieder 77 gerade ausreicht, und überschüssiger Druck
wird in den Tank über ein Rückschlagventil 78, eine Leitung 79 und ein federvorgespanntes Rückschlag- oder überdruckventil
80 abgelassen, um den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten, der beispielsweise 0,34 bar beträgt.
Die Leitungen 71 und 72 sind außerdem mit einem zweiten Pendelventil
173 verbunden, das in die Leitung 66 fördert, die zum Steuerteil 67 des Absperrventils 65 führt. Ein überdruckventil
273 (Fig. 3) läßt Druck, der einen vorbestimmten Wert übersteigt, von der der Leitung 71 zugewandten Seite
des Pendelventils 173 ab und fördert überschüssiges Druckmittel in den Tank. Das Absperrventil 65 ist normalerweise
offen und beginnt zu schließen, wenn in den Leitungen 72 und 66 Druck aufgebaut wird, der aus der Bewegung des Schwenkarms
70 in Fig. 4 nach recht resultiert. Dieser Druck erreicht schnell einen Wert, der hoch genug ist, um das Absperrventil
65 während des Anfangteils der Bewegung des Schwenkarms 70 nach rechts vollständig zu schließen, und hält das Absperrventil
geschlossen, wenn sich der Schwenkarm auf dem übrigen
Teil seiner Bewegungsbahn nach rechts bewegt. Wenn das Absperrventil
65 geschlossen ist, fördern die Pumpen 46 und 48 mit voller Ausgangsleistung zu den unteren Enden der Arbeitszylinder.
Wenn der Schwenkarm 70 nach links geschwenkt wird, führt der Anfangsteil dieser Bewegung dazu, daß in der Leitung 66 ein
Druck aufgebaut wird, der groß genug ist, um das Absperrventil 65 teilweise zu schließen, und zwar bis zu einer Zwischenstellung,
in der ein kleinerer Durchfluß erfolgt und die durch die Einstellung des Überdruckventils 273 festgelegt
ist. Der Druck in der Leitung 66 bleibt während der weiteren Linksbewegung des Schwenkarms 70 auf diesem Wert
und bewirkt nie das vollständige Schließen, zu dem es kommt, wenn der Schwenkarm 70 nach rechts bewegt wird, wodurch das
Absperrventil 65 während des größten Teils der Bewegung des Schwenkarms 70 nach links in seinem teilweise geschlossenen
Zustand gehalten wird.
Die Leitungen 71 und 72 sind mit der Leitung 7 9 über sehr enge Drosselstellen 81 und 83 verbunden, die ein sehr begrenztes
und langsames Abfließen von überschüssigem Druckmittel aus den Leitungen 71 und 72 zu der Leitung 79 gestatten
und die Drücke in den Leitungen 71 oder 72 hoch genug halten, um das Absperrventil 65 auf die erläuterte
Weise zu betätigen, wenn der Schwenkarm 70 aus seiner neu-, tralen Stellung verschwenkt wird. Eine weniger enge Drosselstelle
181 zwischen der Leitung 66 und dem Pendelventil 173 verhindert eine übermäßig abrupte Betätigung des Absperrventils
65 durch Druck in der Leitung 72.
Jede Pumpe 4 7 saugt aus dem Tank 40 über die Leitung 5 3 an und fördert unter Druck stehendes Hydrauliköl in eine Leitung
84 oder 84a und zu einem Pendelventil 85 und dann über eine Leitung 86 zu der Konsole 43, damit er dort zu Steuer-
zwecken benutzt werden kann. Ein üBerdruckventil 87 (Fig.5) kann
Druck aus der Leitung 84, der einen vorbestimmten Wert, -' beispielsweise 21 bar, übersteigt, über einen durch Druckmittel
angetriebenen Gebläsemotor 144 und ein Rückschlagventil 88 in den Tank 40 ablassen, wobei der Motor 144 das
Kühlergebläse 244 des Motors 44 antreibt, wenn er von Druckmittel durchflossen ist.
Jede Ventilbaugruppe 36 enthält ein Drosselungssteuerventil 89 {Fig. 4), das in eine Leitung 90 zwischen dem Schlauch
41 und der unteren Kammer 35 des Zylinders 26 geschaltet ist. Ein Rückschlagventil 91 in der Leitung 90 gestattet eine relativ
ungedrosselte Bewegung von Druckmittel aus dem Ventil 89 in die Zylinderkammer 35 und eine langsamere Strömungsgeschwindigkeit
in der entgegengesetzten Richtung über einen Durchlaß 92 in dem Ventilsitz des Ventils 91, wobei der Druck
zwischen den Ventilen 89 und 91 jeder Ventilbaugruppe von einem Meßinstrument 189 angezeigt wird. Ein weiteres Meßinstrument
190 kann durch denselben Druck wie eines der Meßinstrumente 189 betätigt werden, es kann aber in Gewichtseinheiten
geeicht sein, um das Gewicht des Verrohrungstranges anzuzeigen, den die Winde trägt. Das Ventil 89 drosselt den
Druckmitteldurchfluß in der Leitung 90 unter der Steuerung eines druckmittelbetätigten Stellgliedes 93. Das Ventil 89
wird durch eine Feder 94 des Stellgliedes 93 und durch Druckmittel,
das dem Stellglied 93 über die Leitungen 95 und 96 aus der Steuereinheit 4 3 zugeführt wird, normalerweise in
eine geschlossene Stellung gedrückt. Die Leitung 96 steht über eine Drpsselstelle 97 mit der Leitung 86 in Verbindung,
die durch die Pumpe 47 mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Motor 44 in Betrieb ist. Das Ventil 89 wird durch Druckmittel
geöffnet, welches dem Stellglied 93 über die Leitungen 197 und 98 zugeführt wird, in denen der Druck fortschreitend
zunimmt, wenn der Schwenkarm 70 in der einen oder anderen Richtung aus seiner mittigen neutralen Stellung während eines
schnellen Aus- oder Einfahrens der Kolben-Zylindervorrichtungen verschwenkt wird. Da der Schwenkarm 70 eine fortschreitende
Zunahme des Druckes in der Leitung 98 bewirkt, übersteigt dieser Druck schnell die kombinierte Wirkung
der Feder 94 des Ventilstellgliedes 93 (Fig. 4) und des Druckes in der Leitung 95 und öffnet dann fortschreitend
das Ventil 89, so daß während eines Kolbenabsenkvorganges Druckmittel zunehmend schneller aus der Kammer 35 im unteren
Teil des Zylinders abgelassen werden kann, um dadurch die Geschwindigkeit zu vergrößern und steuerbar einzustellen,
mit der sich die Kolben und der durch diese getragene Verrohrungsstrang nach unten bewegen können. Die begrenzte öffnung
in dem Ventil 91 wirkt mit dem Ventil 89 beim Verlangsamen der Abwärtsdurchflußgeschwindigkeit von Druckmittel
in der Leitung 90 zusammen, um zu verhindern, daß die Kolben und ihre Last zu schnell fallen. Ein Rückschlagventil 99 gestattet
Druckmittel, das Ventil 89 zu umgehen, wenn es zu der Zylinderkammer 35 fließt, nicht aber in der umgekehrten
Richtung. Ein federvorgespanntes Rückschlagventil läßt den Druck aus der Leitung 96 und aus der linken Kammer des Ventilstellgliedes
93 in Fig. 4 bis auf einen vorbestimmten eingestellten Wert (z.B. 4,5 bar) ab, der deutlich unter den
Ventilöffnungsdrücken in der Leitung 197 liegt, um das oben
erläuterte gesteuerte fortschreitende öffnen des Ventils 89 zu gestatten. Der Druck in der Leitung 95 ist jedoch groß
genug, um das Ventil 89 geschlossen zu halten, falls die Feder 94 brechen sollte, ausgenommen dann, wenn das Ventil
über die Leitung 96 absichtlich mit dem öffnungsdruck beaufschlagt
wird.
Jede Ventilbaugruppe 36 enthält außerdem ein Umschaltventil 100, das in der in Fig. 4 gezeigten Stellung den von der
Verdrängerpumpe 45 kommenden Schlauch 42 mit der Leitung 37 verbindet, die zu der oberen Kammer 34 in dem entsprechenden
Arbeitszylinder 26 oberhalb des in diesem enthaltenen Kolbens
yC -
31 führt. Wenn die eine veränderbare Verdrängung aufweisende Verdrängerpumpe 45 so eingestellt ist, daß sie in Fig. 5 in
Richtung nach links pumpt, kann Druckmittel aus der oberen Zylinderkammer 34 über die Leitung 37 und das Ventil 100 zu
der Saugseite der Verdrängerpumpe 45 fließen, mit dem Ergebnis, daß diese Pumpe dann die Strömung aus der oberen Zylinderkammer
34 dosiert und dadurch die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Kolben gemäß der Verdrängung steuert,
auf die die Pumpe 45 eingestellt worden ist. In der in Fig. 4 gezeigten Stellung des Ventils 100 verbindet dieses Ventil
außerdem eine Leitung 102 mit einem Rückschlagventil 103, das in eine Leitung 104 geschaltet ist, die zu der vorerwähnten
Leitung 90 oberhalb des Ventils 89 führt. Ein Folgeventil
105 ist so eingestellt, daß es Druck aus der Leitung 106 in
die Leitung 102 abläßt, wenn in der Leitung 104 ein Druck erreicht wird, der über einem vorbestimmten Wert liegt, beispielsweise
über 40 bar. Das Umschaltventil 100 wird normalerweise
durch Hydraulikdruck, der über die Leitung 197 zugeführt
wird, in der in Fig. 4 gezeigten Stellung gehalten und ist aus dieser Stellung in eine umgeschaltete Stellung
durch Druck in der Leitung 107 verstellbar, die mit einer von der Steuereinheit 43 kommenden Leitung 108 verbunden ist.
Wenn das Ventil 100 durch Druckmittelbetätigung in diese Umschaltstellung gebracht ist, 1st die Leitung 109 durch das
Ventil 100 mit der Leitung 104 verbunden, um gepumptes Druckmittel von der rechten Seite der eine veränderbare
Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpe 45 in die untere Kammer 35 des Arbeitszylinders °zu fördern, und die Leitung
106 ist mit der Leitung 102 verbunden, um das Abgeben von
Druckmittel aus der oberen Zylinderkammer über das Ventil 100 an den Schlauch 41 und den Tank 40 zu gestatten.
In der Konsole 43 wird der Steuerdruck aus den Pumpen 47 von der Leitung 86 über eine Leitung 110 zu einem zentralen
Punkt 111 eines durch den Schwenkarm 70 betätigten Umschalt-
'/16
drosselventils 112 geleitet. Das ümschaltdrosselventil 112
enthält zwei Drosselventileinheiten 113 und 114, die den r
Strom von Druckmittel von dem Punkt 111 in die Leitungen 115 bzw. 116 steuern. In der mittigen neutralen Stellung
des Schwenkarms 70 sind beide Ventile 113 und 114 geschlossen.
Durch Verschwenken des Schwenkarms 70 nach links wird das Ventil 113 fortschreitend geöffnet, um den Druck in der
Leitung 115 von 0 auf ein vorbestimmtes Maximum fortschreitend zu erhöhen, während das Ventil 114 geschlossen gehalten
wird. Das Verschwenken des Schwenkarms 70 aus der neutralen Stellung zunehmend nach rechts öffnet das Ventil 114, um den
Druck in der Leitung 116 fortschreitend zu erhöhen, während
das Ventil 113 geschlossen gehalten wird. Die Überdruckventile
117 und 118 lassen übermäßigen Druck aus den Leitungen
115 bzw. 116 ab, wenn der Druck in einer Leitung den in der
anderen Leitung um mehr als ein vorbestimmtes Ausmaß übersteigt, beispielsweise um einen überdruck von 23 bar. überschüssiges
Druckmittel aus den Ventilen 113 und 114 wird über eine Abflußleitung 226 zu dem Tank 40 zurückgeleitet.
Die Leitungen 115 und 116 sind mit einem Pendelventil 119
verbunden, das einen gemeinsamen Auslaß 120 hat, der mit Druck beaufschlagt wird, welcher in der Leitung 115 oder
116 aufgebaut worden ist. Ein Umschaltventil 121 ist durch
die Bedienungsperson manuell betätigbar, und zwar durch Bewegen eines Steuergliedes 122 auf der. Steuerkonsole 43, und
wird durch Arretierungen oder auf ändere Weise normalerweise in der in Flg. 4 gezeigten Stellung gehalten, in der das Ventil
121 den geregelten Hydraulikdruck in der Leitung 120 zu einer Leitung 123 und dann über ein Rückschlagventil 124 zu'
der obenerwähnten Leitung 98 leitet, die zu den Leitungen
197 der beiden Ventilbaugruppen 36 führt, um dadurch die Drosselventile 89 entsprechend dem Druck zu öffnen, der in
der Leitung 115 oder 116 als Ergebnis der Schwenkbewegung
des Schwenkarms 70 in der einen oder anderen Richtung aufge-
baut worden ist. Gleichzeitig verbindet das Ventil 121 die
Leitung 108 und die Steuerteile der Ventile 100 mit einer Leitung 125, welche mit der Abflußleitung 226 in Verbindung
steht, die zurück zu dem Tank 40 führt, um dadurch sicherzustellen, daß die Ventile 100 in ihrer dargestellten Stellung
bleiben. Wenn der Steuerarm 70 in seine neutrale Stellung zurückgebracht wird, wird dem Druckmittel, das bis dahin
die Ventile 89 offen gehalten hatte, gestattet, über die Leitungen 197, 98, 123 und 120 zurück zu den Leitungen 115
und 116 zu fließen, was zum Schließen der Ventile 89 führt, um ein weiteres Absenken der Kolben und ihrer Belastung zu
verhindern. Das Rückschlagventil 124 ist von einer Bauart, die einen gewissen gedrosselten umgekehrten Durchfluß durch
das Ventil gestattet (in Fig. 4 nach rechts), wenn das Verschlußteil des Ventils sich auf seinem Sitz befindet, um
einen Druckabbau in den Stellantrieben 93 der Ventile 89 zu gestatten, aber, mit einer allmählichen Geschwindigkeit, damit
eine übermäßig abrupte Beendigung der Kolbenbewegung vermieden wird.
Wenn das Ventil 121 durch manuelles Verstellen des Steuergliedes 122 in Fig. 4 nach links umgeschaltet wird und wenn
der Steuerarm 70 aus seiner neutralen Stellung nach rechts bewegt wird, bewirkt das Ventil 121, daß der manuell eingestellte
Druck in der Leitung 120 über eine Leitung 127 zu den Leitungen 108 und 107 und zu den Umschaltventilen 100
geleitet wird und daß gleichzeitig das Ventil 121 den Druck
in der Leitung 98 und in den Stellantrieben 93 der Ventile 89 über eine Leitung 125 und die Abflußleitung 226 in den
Tank 40 abläßt. Das Verstellen des Ventils 121 in diese Umschaltstellung bewirkt somit, daß die Ventile 89 durch ihre
Federn 94 in ihrer geschlossenen Stellung gehalten werden, und daß die Ventile 100 in ihre Umschaltstellung gebracht
werden, in der die eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpen 45 Druckmittel über die Schläuche 42,
die Leitungen 109, die Ventile 100 und die Leitungen 104 zu
der Unterseite der Arbeitskolben fördern, um diese mit einer potentiell großen Kraft, die von dem Gewicht des Verrohrungs*
Stranges abhängig ist, nach oben zu bewegen.
Die geregelten Drücke, die in den Leitungen 115 und 116 aufgebaut
werden, werden außerdem über zwei Schläuche 128 und 129 zu den Leitungen 68 und 69 geleitet, deren Drücke das Umschalten
und Einstellen der eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpen 4 5 und den Betrieb des Ventils
65 steuern. Ein Umschaltventil 130 ist in die Leitungen 68
und 69 geschaltet und spricht auf eine Verringerung des Druckes an dem Punkt 131 unterhalb des Ventils 121 an, die
sich aus einer Verstellung des Ventils 121 in Fig. 4 nach links ergibt, um die Verbindungen an dem Ventil 130 umzuschalten.
Wenn das Ventil 121 in seiner in Fig. 4 gezeigten Stellung ist, wird der Druck an dem Punkt 131 über eine
Leitung 231 zu dem Ventil 136 geleitet und hält dieses Ventil in der dargestellten Stellung, in der die Leitung 128
mit der Leitung 68 und die Leitung 129 mit der Leitung 69 verbunden ist. Wenn der Druck an dem Punkt 131 bei der Umschaltung
des Ventils 121 abfällt, bewirkt das eine entsprechende Umschaltung des Ventils 130, die zur Umschaltung der
Richtung, in der die Pumpen 48 fördern, führt.
Fig. 6 zeigt die Vorrichtung während des schnellen Hebens der Kolben 31, wobei in diesem Zustand die Spannvorrichtung
30 gelöst ist und die Verrohrung 17 nicht trägt, während die Spannvorrichtung 29 die Verrohrung trägt. Um dieses
schnelle Anheben der Kolben unter geringer Belastung zu bewirken, wenn sie die Verrohrung nicht tragen, wird der
Steuerarm 70 nach rechts verstellt, um mit dem durch die Pumpen 47 aufgebauten Druck die Leitung 116, den Schlauch
129 und die Leitung 69 zu beaufschlagen und einen Steuerdruck
über die Leitungen 55 zu den Pumpen 4 8 zu leiten, der bewirkt, daß diese in Fig. 5 nach links pumpen. Der Steuer-
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druck wird von der Leitung 116 über das Pendelventil 119,
die Leitungen 120, 123, 98 und 197 zu den Stellgliedern 93. geleitet, was bewirkt, daß die Ventile 89 öffnen. Die Geschwindigkeit,
mit der die eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpen 48 angetrieben werden, und
das Ausmaß, bis zu welchem die Drosselventile 89 geöffnet werden, entsprechen der Strecke, um die der Steuerarm 70
nach rechts bewegt wird. Der Druck in den Leitungen 55 wird außerdem über die Leitung 72 zu dem Stellglied 67 geleitet,
damit das normalerweise offene Ventil 65 geschlossen wird, und außerdem wird dieser Druck über das Pendelventil 73 und
dessen Förderleitung 74 zu den Motordrosselgliedern 177 geleitet, wodurch die Motoren schnell auf die maximale Betriebsdrehzahl
gebracht werden. In diesem Zustand schnellen Hebens wird der Betätigungsdruck nicht zu den Umschaltventilen
100 geleitet, weshalb diese in ihrer unteren Stellung bleiben. Wenn der Steuerarm 70 nach rechts verstellt ist,
hat der Hydrauliköldurchfluß das in Fig. 6 gezeigte Muster. Jede Pumpe 48 fördert parallel zu der Pumpe 46 nach links
und über das Rückschlagventil 58, und, wenn das Absperrventil 65 geschlossen ist, geht der kombinierte Durchfluß über
den Schlauch 41 zu dem Zylinder und über sämtliche Ventile 89, 99 und 100 zu der Kammer 35 unterhalb des Kolbens, so
daß dieser nach oben bewegt wird. Der Rückfluß aus der oberen Zylinderkammer geht über das Ventil 100 und den Schlauch
42 zu der Saugseite der Pumpe 48, die diesen Rückfluß begrenzt und dosiert, um die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung
der Kolben einzustellen. Das gleiche Durchflußmuster ergibt sich in Verbindung mit jedem der Zylinder, und aufgrund
der Parallelschaltung der beiden Zylinder sind deren Drücke im Gleichgewicht. Die Brücke 27 hält die Kolben bei
deren Aufwärtsbewegung zusammen.
Während des Absenkens der Kolben ist der Steuerarm 70 in der in Fig. 7 dargestellten nach links verschwenkten Stellung,
und die Ventile 89 und 100 bleiben in der in Fig. 6 gezeigten Stellung. Die Pumpe 48 ist umgeschaltet, damit sie nach
rechts pumpt, und das Ventil 65 ist teilweise offen, beides aufgrund der Tatsache, daß durch die Bewegung des Steuerarms
70 nach links ein Drucksignal in der Leitung 115 statt in
der Leitung 116 gebildet wird, wobei dieser Druck in der Leitung 115 über den Schlauch 128 und die Leitung 68 zu den
Leitungen 54 und 71 statt zu den Leitungen 55 und 72 geleitet wird. Es ergeben sich dann die in Fig. 7 gezeigten
Durchflußwege, wobei die Pumpen 48 Druckmittel über die Schläuche 42 und die Ventile 100 zu den oberen Enden der
Zylinder fördern und wobei Druckmittel aus den unteren Enden der Zylinder über die Drosselventile 89, die Schläuche 41
und das Ventil 65 in den Tank abgegeben wird. Die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung wird durch das Ausmaß der durch
das Drosselventil 89 bewirkten Drosselung eingestellt, die, sich entsprechend dem Ausmaß verändert, in welchem der
Steuerarm 70 aus der neutralen Stellung nach links verschwenkt wird. Die Pumpe 46 fördert zu der Saugseite der
eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpe 48; um sicherzustellen, daß dieses eine ausreichende Zufuhr
an Druckmittel empfängt und daß von der Pumpe 4 8 eine effektive Druckmittelförderung nach rechts erfolgt.
Wenn das Gewicht des Verrohrungsstranges von der unteren Spannvorrichtung 2 9 an die obere Spannvorrichtung 30 und
die Kolben übergeben werden soll, sollten zuerst die Fangkeile der Spannvorrichtung 30 in ihre Spannstellung gebracht
und dann die Spannvorrichtung 30 langsam angehoben werden, um das Lösen der Fangkeile der unteren Spannvorrichtung 29
zu unterstützen. Die Vorrichtung wird in den in Fig. 8 dargestellten Zustand, in welchem mit hoher Kraft langsam gehoben
wird, gebracht, indem das Steuerglied 122 (Fig. 4 und 8) nach links bewegt wird, um das Ventil 121 umzuschalten, und
indem der Schwenkarm 70 nach rechts verschwenkt wird, was
zur Folge hat, daß Druck von der Leitung 120 über das Ventil 121 zu der Leitung 127 und über die Leitungen 108 und
107 zu den Stellgliedern der Ventile 100 geleitet wird, diese Ventile umgeschaltet werden und die rechten Seiten
der eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpen 48 mit den Unterseiten der Arbeitskolben verbunden werden.
Die Abnahme des Druckes an dem Punkt 131 bewirkt gleichzeitig über die Leitung 231, daß das Ventil 130 betätigt und
die Verbindungen mit den Leiitungen 68 und 69 umgeschaltet werden und daß die Pumpen 48 in Fig. 8 nach rechts pumpen,
wobei das Ventil 65 in demselben teilweise geöffneten Zustand wie in Fig. 7 ist. Hydrauliköl wird durch die Pumpen
46 von dem Tank 40 zu der Saugseite der Pumpen 48 gefördert, die das Hydrauliköl über die Hochdruckschläuche 42 und die
Ventile 100 zu den Unterseiten der Arbeitskolben fördern, wobei der Rückfluß von den oberen Enden der Zylinder über
die Ventile 100, die Leitungen 102, die Schläuche 41, das Ventil 65 und/oder die angeschlossenen Überdruckventile 64
zu dem Tank 40 geht.
In der mittigen Stellung des Steuerarms 70 bewirkt das Nichtvorhandensein
von Druck in den Leitungen 115, 116, daß die
Motoren 4 4 in den Leerlaufzustand zurückkehren, in welchem
keine der Pumpen 46 und 48 angetrieben wird und kein Druckmittel zu den Arbeitszylindern 18, 19 gepumpt wird, so daß
die Kolben 28 in den Stellungen gehalten werden, auf die sie zuvor eingestellt worden sind. Die Antriebsverbindungen
zwischen den Motoren 44 und den Pumpen 46 und 48 werden in diesem Leerlaufzustand automatisch unterbrochen, beispielsweise
durch automatische drehzahlempfindliche Kupplungen 344, Das NichtVorhandensein von Druck in den Leitungen 115, 116,
54 und 55 bewirkt, daß die Pumpen 48 in ihrem neutralen Nichtpumpzustand sind und daß sämtlicher Druck in dem Stellglied
67 des Ventils 65 abgebaut wird, was zur Folge hat, daß das Ventil 65 in seine voll geöffnete Stellung bewegt
wird.
Falls die Bedienungsperson die Ausrüstung unabsichtlich in den in Fig. 6 gezeigten Zustand schnellen Hebens versetzt,
wenn das Gewicht des gesamten Verrohrungsstranges von den Arbeitskolben getragen wird, werden die Pumpen 48 automatisch
in ihren Nichtförderzustand umgeschaltet, und zwar durch ein in jeder Einheit 39 (Fig. 5) enthaltenes federvorgespanntes
Rückschlagventil 200, das als überdruckventil wirkt und beim Erreichen einer vorbestimmten Druckdifferenz
(typischerweise 9 bar) zwischen der Leitung 55 und der Leitung 42 den Steuerdruck aus der Leitung 54 abläßt und die
Rückkehr der Pumpe 45 in ihren Nichtpumpzustand bewirkt. Während des normalen Betriebes ist die Druckdifferenz zwischen
den Leitungen 55 und 42 nicht groß genug um das überdruckventil 200 zu öffnen, aber unter den erläuterten Bedingungen
führt das Unvermögen der Pumpen, die Arbeitskolben anzuheben, dazu, daß unzureichend Druckmittel aus den Zylindern
26 über die Leitungen 42 zu den Pumpen 48 geleitet .
wird, um einen Druckmittelstrom über diese Pumpen auf rechtzuerhalten.
Durch die infolgedessen erfolgende Verringerung des Druckes in den Saugleitungen 50 der Pumpen 48 werden
die Ventile 200 mit dem Differenzdruck beaufschlagt, der
benötigt wird, um diese Ventile zu öffnen.
In jedem der in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigten Zustände ist die Geschwindigkeit der Vertikalbewegung der Kolben von
einer sehr langsamen Geschwindigkeit bis zu einer maximalen Geschwindigkeit steuerbar, und die Bewegung kann in irgendeiner
Stellung der Kolben angehalten werden.
Claims (10)
1. Winde mit einer Kolbenvorrichtung, die durch ein Druckmittel innerhalb einer Zylindervorrichtung vertikal hin-
und herbewegbar ist, um eine erste Rohrspannvorrichtung
relativ zu einer zweiten Rohrspannvorrichtung vertikal zu verstellen, und die eine dem Druckmittel ausgesetzte, nach
unten weisende Fläche hat, welche größer ist als ihre effektive, nach oben weisende Fläche, gekennzeichnet
durch angetriebene, umschaltbare, eine veränderbare Verdrängung aufweisende Verdrängerpumpenvorrichtungen (45), die
Druckmittel durch Verdrängung in entgegengesetzten Richtungen pumpen können und zum Verändern der Verdrängung in jeder
der beiden Richtungen einstellbar sind, durch zusätzliche Pumpenvorrichtungen (46) und durch Steuereinrichtungen (43),
die zwischen einem ersten Zustand, in welchem die eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Pumpenvorrichtungen (4 5)
Druckmittel in einer ersten Richtung und parallel mit den zusätzlichen Pumpenvorrichtungen (46) pumpen und einen vereinigten
Druckmittelstrom in die Zylindervorrichtung (26) an der Unterseite der Kolbenvorrichtung (31) pumpen, während
die Saugseite der eine veränderbare Verdrängung aufweisenden Pumpenvorrichtungen einen kleineren Druckmittelstrom von
oberhalb der Kolbenvorrichtung empfängt und dosiert, und einem zweiten Zustand verstellbar sind, in welchem die eine
veränderbare Verdrängung aufweisenden Verdrängerpumpenvorrichtungen (45) nicht parallel mit den zusätzlichen Pumpenvorrichtungen (46) arbeiten und Druckmittel in umgekehrter
Richtung und in die Zylindervorrichtung oberhalb der Kolbenvorrichtung pumpen.
2. Winde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drosselventilvorrichtung
(89) mit veränderbarer Drosselung, welche die Abgabe von Druckmittel von unterhalb der Kolbenvorrichtung
(31) in dem zweiten Zustand einstellbar drosselt.
3. Winde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (43) in dem zweiten Zustand so betätigbar
sind, daß die Verdrängung der Verdrängerpumpenvorrichtungen (45) vergrößert und die Drosselventilvorrichtung (89)
fortschreitend weiter geöffnet wird.
4. Winde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtungen (43) ein Steuerelement (70) enthalten,
das in eine vorbestimmte zentrale Stellung bringbar ist, um die Verdrängerpumpenvorrichtungen (45) in einem NuIlverdrängungszustand
zu halten, und das in entgegengesetzte Richtungen bewegbar ist, um zu bewirken, daß die Verdrängerpumpenvorrichtungen (45) Druckmittel in entgegengesetzten
Richtungen mit fortschreitend zunehmenden Durchflußleistungen pumpen, und daß die Steuereinrichtungen (43) Einrichtungen
(113, 114) enthalten zum fortschreitenden öffnen der
Drosselventilvorrichtung (89) bei Bewegung des Steuerelements (70) in einer Richtung, die bewirkt, daß die Verdrängerpumpenvorrichtungen
Druckmittel in der umgekehrten Richtung pumpen.
5. Winde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem zweiten Zustand der Steuereinrichtungen (43) Druckmittel von der Förderseite der zusätzlichen Pumpenvorrichtungen
(46) zu den Verdrängerpumpenvorrichtungen
(45) gefördert wird, um durch diese in der umgekehrten Richtung
gepumpt und der Zylindervorrichtung (26) oberhalb der Kolbenvorrichtung (31) zugeführt zu werden.
6. Winde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet
durch einen Tank (40) zur Aufnahme eines Vorrats an Druckmittel, aus welchem die zusätzlichen Pumpvorrichtungen (46)
ansaugen, durch eine Leitung, die Druckmittel aus den Pumpenvorrichtungen (45, 46) parallel in die Zylindervorrichtung
(26) unterhalb der Kolbenvorrichtung (31) in dem ersten Zustand der Steuereinrichtungen (43) fördert und Druckmittel
von unterhalb der Kolbenvorrichtung zu dem Tank (40) in dem zweiten Zustand der Steuereinrichtungen (43) zurückleitet,
und durch ein Ventil (200) zum automatischen Absperren der Verbindung zwischen der Leitung und dem Tank in dem ersten
Zustand der Steuereinrichtungen.
7. Winde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtungen (43) in einen dritten Zustand verstellbar sind, in welchem die Verdrängerpumpenvorrichtungen
(4 5) Druckmittel in der umgekehrten Richtung und in die Zylindervorrichtung (26) unterhalb der Kolbenvorrichtung
(31) pumpen.
8. Winde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Pumpvorrichtungen (46) in dem dritten Zustand
der Steuereinrichtungen (43) Druckmittel zu der Saugseite der Verdrängerpumpenvorrichtungen (4 5) fördern.
9. Winde nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Umschaltventil (121), das durch ein zweites Steuerelement
(122) betätigbar ist, um die Verbindungen der Zylindervorrichtung
(26) in dem dritten Zustand zu vertauschen.
10. Winde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Motor (44), der die Pumpenvorrichtungen (45,
46) antreibt und ebenso wie die Pumpenvorrichtungen an einem von der Zylindervorrichtung (26) entfernten Ort angeordnet
ist, durch einen ersten biegsamen Schlauch (41), der von den Pumpenvorrichtungen zu der Zylindervorrichtung führt,
um Druckmittel mit einem ersten Druck von den Pumpenvorrichtungen parallel zu der Zylindervorrichtung unterhalb der
Kolbenvorrichtung (31) in dem ersten Zustand der Steuereinrichtungen (43) zu fördern und das Druckmittel aus der Zylindervorrichtung
in dem zweiten Zustand zurückzuleiten, und durch einen zweiten biegsamen Schlauch (42) mit kleinerem
Durchmesser als der erste Schlauch, der aber in der Lage ist, einen höheren Druck auszuhalten als der erste Schlauch, und
über den Druckmittel von den Verdrängerpumpenvorrichtungen «■
(45) zu der Zylindervorrichtung in dem zweiten Zustand der Steuereinrichtungen fließt.
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