DE4108760A1 - Vorrichtung zum einleiten von kraeften in bewegbare koerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von trans­ latorischen Kräften und/oder Drehmomenten in bewegbare Körper mit Hilfe von die Körper erfassenden Klemmbacken.

Beim Einsatz von Vorrichtungen vorgenannter Art müssen erhebliche Klemmkräfte erzeugt werden, um beispielsweise schwere Teile heben oder auch nur verschieben zu können. Große Drehmomente werden ferner benötigt, um beispielsweise Rohre miteinander zu verschrau­ ben bzw. zu lösen. Zur sicheren Übertragung der Klemmkräfte auf die bewegbaren Körper werden vielfach Messer verwendet, mit denen die Klemmbacken bestückt sind. Die Messer oder andere, die ört­ liche Flächenpressung erheblich vergrößernde Elemente verletzen häufig die Oberflächen der zu bewegenden, starren Körper oder führen zu unerwünschten Einprägungen, so daß die beschädigten Körperoberflächen verstärkt einer Korrosion ausgesetzt sind. In der Ölfeldtechnik wird aus diesem Grunde zunehmend Edelstahl für Bohrlochrohre verwendet. Deshalb wird aus Kostengründen Wert auf eine lange Lebensdauer gelegt. Nachteilig ist ferner, daß sich die Klemmbackenmesser nach dem Einpressen in das Material und dem Absetzen der Anpreßkräfte häufig nur schwer von den er­ faßten Flächen der zu bewegenden Körper lösen. Insbesondere be­ troffen hiervon ist das Lösen von Klemmessern von einem Rohr nach einem Entschraubungsvorgang, denn nach dem vollständigen Lösen eines Rohres von einem Anschlußstück ist es sehr schwierig, durch eine Drehrichtungsumkehr die Klemmbacken vom entschraubten Werkstück abzunehmen, da ein Gegenmoment nicht mehr vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung nach dem eingangs genannten Gattungsbegriff so auszubilden, daß ein beschädigungsfreier Angriff der Klemmbacken an den Oberflächen der zu erfassenden und zu bewegenden Körper ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die Klemmbacken mit Einlagen aus elastomerem Material als Träger­ material für eine Vielzahl harter Teilchen mit gegen die Anlage­ flächen der zu klemmenden Körper gerichteten Spitzen ausgerüstet sind.

Die Erfindung ermöglicht die Übertragung großer senkrecht zu den Klemmkräften gerichteter translatorischer Kräfte oder großer Drehmomente auf starre, zu bewegende Körper, ohne deren Ober­ flächen zu verletzen und dadurch einer erhöhten Korrosion aus­ zusetzen und zwar weitgehend unabhängig vom verwendeten Material. Es können ohne Nachteile auch Körper aus Kunststoff erfaßt wer­ den. Dieser Vorteil wird durch einen breitflächigen, kombinier­ ten Reib- und Formschluß erreicht, wobei die Elastizität des Trägermaterials für einen vollflächigen Kontakt zwischen der Einlage und den zu erfassenden Oberflächen auch dann sorgt, wenn diese von einer genauen ebenen bzw. zylindrischen Gestalt ab­ weichen und beispielsweise Bereiche größerer oder geringerer Un­ ebenheiten bzw. Krümmungen aufweist.

Von besonderem Vorteil ist die Verwendung nadelförmiger Elemente, die in das Trägermaterial eingebettet sind. Die angriffsseitigen Enden der Nadeln reichen im wesentlichen bis an die am zu be­ wegenden Körper anliegende Fläche der Einlage, während vorzugs­ weise die klemmbackenseitigen Enden der Nadeln mit Abstand vor der Anlagefläche der elastomeren Einlagen an den Klemmbacken enden. Das zwischen den klemmbackenseitigen Nadelenden und den Klemmbacken befindliche elastomere Material kann für einen Aus­ gleich bei Unebenheiten der zu klemmenden Teile sorgen, da bei hohem Druck elastomeres Material seitlich nachfließen kann.

Anstelle der Nadeln können andere harte Partikel kornförmiger Gestalt verwendet werden. Hierfür eignen sich Kristallkörner gleicher oder verschiedener Größe aus Diamant, Glas, Korund, Quarz, Keramik und dergleichen.

Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung zum übertragen von Kräften auf zu bewegende Körper rein schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt durch ein Rohr mit dieses umfassenden Klemmbacken,

Fig. 2 den Längsschnitt A-B durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs des Längs­ schnitts A-B,

Fig. 4 die vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der Einlage mit eingebetteten nadelförmigen Teilen,

Fig. 5 die Anordnung von nadelförmigen Teilen mit einer Neigung zur radialen Richtung,

Fig. 6 die vergößerte Darstellung eines Längsschnittbereichs einer Einlage mit eingebetteten körnigen Partikeln,

Fig. 7 den Querschnitt durch eine Rohrkeilklemme mit Einlagen mit eingebetteten nadelförmigen Teilen,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Rohrkeilklemme nach Fig. 7 und

Fig. 9 Einzelteile der Rohrkeilklemme in schaubildlicher Dar­ stellung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird ein Rohrabschnitt 1 von einer Klemmbacke 2 umfaßt, welche aus einem Spannkörper 3 und einer Backenschale 4 zur Aufnahme einer Einlage 5 aus einem elastomeren Material besteht. Der Spannkörper 3 zeigt scharnier­ artige Befestigungslaschen 3a zwischen welche die Laschen nicht dargestellter, hebelartiger Halteelemente greifen, die durch Ein­ schieben eines Bolzens durch die Bohrungen 6 gesichert werden. Die Schale 4 bildet zusamenn mit der Oberfläche des Rohres 1, den stirnseitigen Endringen 7 sowie Längsleisten 8 eine Kammer zur Aufnahme der Einlagen 5.

Die Einlage 5 aus elastomerem Material enthält gemäß Fig. 1 und 4 radial ausgerichtete Nadeln 9, deren radial äußere Enden mit Ab­ stand vor der Backenschale 4 enden. Das elastomere Material 10 in diesem Bereich hat daher die Möglichkeit, bei Unebenheiten der zu verschraubenden Teile unter hohem Druck seitlich zu ver­ setzen und die Unebenheiten zu kompensieren. Bei dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 5 sind Nadeln 11 mit einer Neigung zur Ra­ dialrichtung eingebettet. Ihr Verlauf zeigt im radial äußeren Bereich eine Unstetigkeitsstelle 11a in Form eines Knickpunktes, der zu einem radial gerichteten Bereich überleitet. Die Nadeln sind dadurch besser in der Lage, seitlich ausweichen zu können, sofern dieses durch nicht vollständig gleichmäßige Oberflächen, an denen die Einlage anliegt, notwendig sein sollte. Die Nadeln sind dadurch gleichsam federnd ausgebildet. Als geeignete Ma­ terialien für die Nadeln können Metalle auf Eisen- und Nicht­ eisenbasis genannt werden. Denkbar sind auch Nadeln aus Kunst­ stoff genügender Härte. Diese können zu einer besonders schonen­ den Behandlung der zur erfassenden Oberflächen beim übertragen hoher Drehmomente führen. Bei allen stabförmigen Teilen wird ein zu weitgehendes Ausweichen oder Knicken durch den allseitig wirkenden Druck des Trägermaterials verhindert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 enthält das elastomere Material der Einlage 5 körnige Partikel 12, beispielsweise Dia­ mantstaubkörner. Geeignet sind andere kristallförmige Materialien, wie Quarz, Glas, Korund, Keramik und dergleichen.

Die Einlagen 5 können gemeinsam einen Umfassungswinkel von fast 360° bilden, so daß nur geringfügige, d. h. schlitzförmige Freiräume 13 entstehen, die zur Gewährleistung einer ausreichen­ den Anpreßkraft vorhanden sein müssen. In Verbindung mit dem großen Umfassungswinkel kann die Flächenpressung durch die Länge der Einlagen bestimmt werden, so daß Einlagen gefertigt werden können, deren Flächenpressung dem jeweiligen Rohrmaterial gerecht wird.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 7 bis 9 ist die das Rohr 20 umfas­ sende Einlage in drei Segmente 21a bis 21c unterteilt. Jedes Seg­ ment ist in einem mehrteiligen Adapter 23a bis 23c formschlüssig befestigt. Die Adapter 23a bis 23c sind formschlüssig über schwal­ benschwanzförmige Nuten 24 und entsprechend ausgebildete Federn 25 mit Keilen 26a bis 26c verbunden.

Durch Endringe 27 und Längsleisten 28 werden an den Adapterele­ menten 23 kammerförmige Aufnahmeräume für die Einlagen 21 mit ihren starren Schalen 22 gebildet. Die Einlagen sind somit sowohl gegen Verdrehung, als auch gegen Verschiebung in Längsrichtung gesichert.

Im montierten Zustand liegen die Keile 26 mit ihren äußeren Man­ telflächen in einer keilförmig ausgebildeten Öffnung 32 eines Gehäuseringes der gesamten Rohrkeilklemme. Durch die Gewichts­ kraft des Rohrstrangs 30 in Richtung des Pfeiles 31 schieben sich alle an der Rohrkeilklemme beteiligten Elemente ineinander und halten den Rohrstrang nach dem Lösen eines Elevators am obe­ ren Rohrstrangende, ohne daß der Außenmantel des Rohrstrangs durch Einschnitte oder Einkerbungen messerartiger Werkzeuge be­ schädigt wird.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Einleiten von translatorischen Kräften und/oder Drehmomenten in bewegbare Körper mit Hilfe von die bewegbaren Körper erfassenden Klemmbacken, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (2) mit Einlagen (5) aus elastomerem Ma­ terial (10) als Trägermaterial für eine Vielzahl eingebetteter harter Teilchen (9, 11, 12) mit gegen die Anlageflächen der zu klemmenden Körper gerichteten Spitzen ausgerüstet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägermaterial stabförmige Elemente (9, 11) geringen Querschnitts eingebettet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägermaterial Nadeln (9, 11) eingebettet sind, deren an­ griffsseitige Enden wenigstens bis zum Innenumfang der Einlagen reichen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (11) mit einer von der radialen Richtung abweichenden Neigung im Trägermaterial angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelkontur eine Unstetigkeitsstelle (11a) aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die klemmbackenseitigen Enden der Nadeln mit Abstand vor den Anlageflächen der elastomeren Einlagen an den Klemmbacken enden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebetteten Teilchen körnige Partikel sind und aus einem der Materialien Diamant, Glas, Keramik, Korund, Quarz bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die körnigen Partikel aus einem Gemisch der Materialien Diamant, Glas, Keramik, Korund, Quarz bestehen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 7, 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die körnigen Partikel annähernd von gleicher Größe sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 7, 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die körnigen Partikel unterschiedliche Größen haben.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einlagen in die Klemmbacken eingeklebt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einlagen und die Klemmbacken mit einer senkrecht zur Kraftübertragungsrichtung gerichteten Profilierung zur formschlüssigen Verbindung ineinandergreifen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einlagen in kammerförmigen Ausnehmungen der Klemmbacken angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klemmbacken mit den Einlagen zum Umfassen rohrförmiger Teile schalenförmig ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfassungswinkel einer Klemmbacke mit Einlage annähernd 180° beträgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (21) in einem mehrteiligen Adapter (23) angeordnet und die Adapterteile in Keilen (26) einer Rohrkeilklemme zum Ablassen und Halten eines Rohrstrangs (30) befestigt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterteile (23a-23b) formschlüssig mit den Keilen ver­ bunden sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 16, 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterteile mit den Einlagen einen Umfassungswinkel von etwa 120° aufweisen.