DE3226967A1

DE3226967A1 - Druckmittelbetaetigte winde

Info

Publication number: DE3226967A1
Application number: DE19823226967
Authority: DE
Inventors: Ronald E. 92677 Laguna Niguel Calif. Beaufort
Original assignee: Varco International Inc
Current assignee: Varco International Inc
Priority date: 1981-07-20
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1983-06-01
Also published as: DE3226967C2; JPS5824087A; NO153845C; CA1187476A; FR2509783B1; NO153845B; GB2106955B; GB2106955A; FR2509783A1; US4494376A; NO822406L; JPS6226394B2

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

Ansprüche:

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.