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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Handhaben der
Höhe und
insbesondere des Absetzens einer Last. Die Erfindung betrifft insbesondere,
obwohl nicht ausschließlich,
eine Einrichtung zum Platzieren oder Absetzen eines Elements, das
schwer ist, jedoch sehr beschädigungsanfällig ist,
wie zum Beispiel ein Bohrrohr ("coupling tube") in einer Rohrsäule, wobei
nach dem Bohren in eine Tiefe, die der Länge der Rohrsäule entspricht, ein
neues Bohrrohr zu dem Bohrgestänge
hinzugefügt
wird. Dies ist zum Beispiel der Fall bei der Gewinnung von Öl oder Erdgas.
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Die
Schraubengewindeverbindungen mit Dichtflächen zwischen separaten Bohrrohren
in der Rohrsäule
sind sehr beschädigungsanfällig, wenn ein
Bohrrohr mit einer zu großen
Kraft auf die bereits gebildeten Rohrsäule abgesenkt wird. Ein beschädigtes Bohrrohr
oder wenigstens dessen Schraubengewindeverbindung, die oft eine
konische Schraubengewindeverbindung ist, oder eine Dichtfläche ist beschädigt, wird
abgeschrieben und kann nicht verwendet werden. Derartige Bohrrohre
wiegen oft 600 kg, obgleich ihr Gewicht beträchtlich von Rohr zu Rohr variiert.
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Aus
dem Stand der Technik sind Einrichtungen zur Höhenhandhabung von derartigen
Lasten bekannt. Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil,
dass sie im Voraus präzise
Informationen bezüglich
des aktuellen Gewichts einer Last benötigen, bevor die Handhabung
dieser Last stattfinden kann. Für
diesen Zweck ist das Ändern
oder in jedem Fall das Einstellen eines Setzens erforderlich. Wenn dies
getan ist, kann die Last mit einer zu großen Kraft abgesetzt werden
und eine Beschädigung
erleiden.
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Die
bekannten Einrichtungen haben auch andere Nachteile zusätzlich zu
der vorhergehend beschriebenen, fehlenden Sensitivität. Das Gewicht
einer Last zum Handhaben ist oft sehr groß, insbesondere in Bezug auf
die gewünschte
Sensitivität
während
der Handhabung und insbesondere während des Absetzens der Last.
Für diese
Beziehung zwischen dem großen
Gewicht und der feinen Sensitivität wurden bisher keine Lösungen in
dem Stand der Technik gefunden.
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Aus
US-A-4.875.530 ist eine Einrichtung gemäß der Präambel des Anspruchs 1 bekannt.
In diesem Stand der Technik wird Elektronik zum Handhaben einer
Last angewendet.
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Ferner
betrifft US-A-5.474.142 die Anwendung von pneumatischen Einrichtungen
zum Steuern des Gewichts auf einer Bohrkrone in einem automatischen
Bohrsystem.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Probleme und die Mängel der
bekannten Einrichtungen auszuschließen oder wenigstens zu lindern, wobei
für diesen
Zweck eine Einrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung sich unterscheidet durch eine Aufhängung auf einer Hebeeinrichtung,
welche Aufhängung
einen Antrieb aufweist, mit welchem Antrieb die Last in der Höhe werden
kann; eine Wiegeeinrichtung, mit der das Gewicht der Last bestimmt
werden kann; einen Speicher, der mit der Wiegeeinrichtung zum Speichern
eines Anfangsgewichts der Last verbunden ist; einem Vergleichsmittel
zum Vergleichen eines tatsächlichen
Gewichts mit dem Anfangsgewicht, das in dem Speicher zum Zwecke
des selektiven Energetisierens des Antriebs in Antwort auf den Vergleich
gespeichert sind, wobei die Wiegeeinrichtung einen Hydraulikwiegezylinder
aufweist und der Speicher einen Hydraulikakkumulator aufweist, der wenigstens
in etwa linear in einem Bereich der Betriebsdrücke ist.
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Eine
Einrichtung gemäß der Erfindung
ist im Stande schwere Lasten sehr fein zu handhaben, und sie hat
keine Probleme mit der Variation des Gewichts der einzelnen Lasten
zum Handhaben, selbstverständlich
innerhalb des Betriebsbereichs.
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Ein
gänzlicher
mechanischer/hydraulischer Betrieb des Wiegezylinders und des Speichers
wird daher ohne präzise
Bestimmung des tatsächlichen Gewichts
der Last erreicht, jedoch in der Form von Druckspeicherung eines
Werts, der diesem Gewicht entspricht.
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Es
sei bemerkt, dass in einer derartigen Ausführungsform der Hydraulikakkumulator
sehr vorteilhaft als ein Hydraulikschlauch mit einer vorbestimmten
Länge konstruiert
werden kann, da dieser sich in linearer Art und Weise in dem besagten
Bereich des Betriebsdrucks verhalten wird, abhängig von der gewählten Länge des
Schlauchs, oder wird dies wenigstens ungefähr so tun.
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Um
den Speicherbetrieb des Hydraulikakkumulators sicherzustellen, kann
ein Verschlussventil in einer Ausführungsform der Erfindung in
einer Leitung zwischen dem Wiegezylinder und dem Hydraulikakkumulator
angeordnet werden. Das Verschlussventil wird geöffnet, um den Anfangswert zu
bestimmen, wobei eine offene Verbindung zwischen dem Wiegezylinder,
der Leitung und dem Hydraulikakkumulator bewerkstelligt wird, wonach
das Verschlussventil geschlossen werden kann. Der Hydraulikakkumulator hält nun den
Anfangswert, der daher zum Vergleich mit den Gewichten der Last
verwendet werden kann, die tatsächlich
von dem Wiegezylinder getragen werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung kann das Vergleichsmittel durch ein Steuerventil ausgebildet
sein, das einerseits mit der Wiegeeinrichtung und andererseits mit
dem Speicher verbunden ist. In der zuletzt beschriebenen Ausführungsform
eines Wiegezylinders als Hydraulikkonstruktion für die Wiegeeinrichtung und
eines Hydraulikakkumulators als Konstruktion für den Speicher kann das Stellglied
des Steuerventils hydraulisch und direkt jeweils mit dem Wiegezylinder
und dem Akkumulator verbunden sein. Hierdurch wird also eine sehr
einfache und verlässliche
mechanische/hydraulische Konfiguration erreicht. Das vorhergehend
genannte Verschlussventil kann hierin parallel über dem Steuerventil in der
Leitung zwischen dem Wiegezylinder und dem Akkumulator angeordnet
werden.
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In
der vorhergehend benannten Ausführungsform
mit Hydraulikstellglieder eines Steuerventils etc. kann das Steuerventil
einen Steuerkolben aufweisen, der an beiden Seiten zwischen flexiblen Membranen
in einen Steuerzylinder eingeschlossen ist, und die Stellglieder
können
offene Verbindung zu jeweils dem Wiegezylinder und dem Akkumulator sein,
der auf den Membranen wirkt, wobei der Antrieb energetisiert werden
kann in Abhängigkeit
von Druckdifferenzen über
dem Steuerventil und Verbindungen zum hierin öffnen. In der Konfiguration
des Steuerventils mit Membranen, die das tatsächliche Steuerventil in flexibler
Art und Weise einschließen, sind
in dem Steuerzylinder sehr kontrollierte Bewegungen des Steuerventils
ohne sehr abrupte Verbindungsübertragungen
möglich,
die in dem Stand der Technik üblich
sind. Sogenannte "Überschieß-" Probleme werden
hierdurch verhindert und ein sehr kontrollierter Betrieb des Antriebs
wird verwirklicht.
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Eine
weitere Ausführungsform
hat das Merkmal, dass der Speicher eingerichtet ist ein Gewicht darin
zu halten, das durch eine vorbestimmte Größe abgesenkt wird. Hierdurch
wird eine Abwärtsbewegung
durch den Antrieb sichergestellt, unabhängig von einem separaten Grobbewegungsmechanismus, der
auf die Funktion der Bewegung über
große
Distanzen beschränkt
sein kann, wobei der Antrieb gemäß der Erfindung
einen Versatz übernimmt.
In einer Ausführungsform
mit einem Hydraulikwiegezylinder und einem Hydraulikakkumulator
kann der Speicher einen Druckverstärker aufweisen, der mit dem
Akkumulator verbunden ist. Der gewünschte Abfall in dem zu haltenden
Gewicht in dem Speicher kann dann damit eingestellt werden. Die
vorbestimmte Größe, durch
die das Gewicht abgesenkt werden soll, entspricht während des
Bewegens oder Absetzens der Last bevorzugt einer erwünschten
und/oder zulässigen
Kontaktkraft. Hierin wird die erwünschte oder zulässige Kontaktkraft
mit Sicherheit nicht überschritten.
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Weitere
Ausführungsformen
sind in dem abhängigen
Ansprüchen
definiert und weisen ein Hybridsystem aus Hydraulik und Pneumatik,
einen Antrieb auf, der als doppelt wirkender Hydraulikzylinder konstruiert
ist, der wenigstens mit einer Hydraulikquelle von Druckmedium oder
dergleichen verbunden ist, etc.
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Die
Erfindung wird auf der Basis einer ihrer Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die anhängende
Zeichnung nachfolgende weiter erläutert, in der:
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1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines
Bohrturms mit einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 ein Detail der Art und
Weise zeigt, wobei Bohrrohre in dem Bohrturm aus 1 gegenseitig verbunden sind, um eine
Rohrsäule
auszubilden;
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3 eine schematische Darstellung
eines Teils einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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4 eine schematische Ansicht
von einer im Wesentlichen ganzen Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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5 eine Querschnittsdarstellung
einer Komponente der Einrichtung zeigt, die in 4 gezeigt ist; und
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6 zeigt ein Detail der Komponente
aus 5 in einer ersten
Betriebssituation der Komponente.
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1 zeigt einen Bohrturm 1,
in den eine Einrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet
ist.
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Der
Bohrturm dient zur Anordnung einer Rohrsäule 8, die aus Bohrrohren 2 besteht,
die in der in 2 gezeigten
Art und Weise mit einem konischen Schraubengewinde zur gegenseitigen
Verbindung der Bohrrohre 2 versehen sind.
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Der
Bohrturm weist eine Kupplung 5 zum in Eingriff Stehen mit
einzelnen Bohrrohren 2 auf, wobei Kupplung 5 von
einer Aufhängung 4 hängt, die
eine explizite Komponente der vorliegenden Einrichtung gemäß der Erfindung
bildet. Aufhängung 4 weist
in der in 3 gezeigten
Art und Weise eine Wiegevorrichtung in der Form eines Wiegezylinders 9 und
einen Antrieb in der Form eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 11 auf.
Wiegezylinder 9 und doppelt wirkender Zylinder 11 sind mittels
eines Leitungsbündels
mit einem Gehäuse 7 für andere
Komponenten der Einrichtung 10 verbunden, was im Wesentlichen in
seiner Gesamtheit, wenn auch schematisch, in 4 gezeigt ist. Sicherheitsseil 12 in 3 ist vorgesehen zum Verhindern
einer auftretenden gefährlichen
Situation, zum Beispiel falls Hydraulikdruck unerwartet wegfällt oder
im Falle anderer Versagen, wobei Kupplung 5, möglicherweise
daran mit einem Bohrrohr 2, an dem Sicherheitsseil 12 anstatt
an der Aufhängung 4 zum
Hängen
kommt.
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Leitungsbündel 6 verläuft von
Aufhängung 4 zu
Gehäuse 7,
in ein Steuerventil 13 angeordnet ist, wie schematisch
in 3 und 4 gezeigt ist. 5 und 6 sind Darstellungen einer tatsächlichen Ausführungsform
einer derartigen Steuerseite 13, wobei der Betrieb und
die Funktion desselben weiter unten unter Bezugnahme auf diese Figuren
erklärt wird.
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Während des
Realisierens einer Verbindung zwischen einzelnen Bohrrohren 2,
um die Rohrsäule 8 in
der in 2 schematisch
gezeigten Art und Weise zu formen, müssen die konischen Schraubengewinde 3 der
einzelnen Bohrrohre 2 gegen Beschädigung geschützt werden.
Die leichteste Beschädigung an
dem oberen Bohrrohr 2 in 2 ist
bereits fatal und führt
zum Abschreiben dieses Bohrrohr 2; es kann nicht mehr verwendet
werden, um Rohrsäule 8 zu
bilden. Es ist noch schlechter, wenn das Untere der Bohrrohre 2 in 2 an seinem konischen Schraubengewinde 3 beschädigt ist;
die ganze Rohrsäule 8,
die oberhalb dieses Punkts gebildet ist, muss dann nach oben gehoben
werden, um das untere Bohrrohr in 2 oder
das obere Bohrrohr in 1 von
der Rohrsäule 8 zu
entfernen. Entscheidend ist hier die Kraft, mit der das obere Bohrrohr 2 auf
das untere Bohrrohr 1 in 2 abgesenkt
wird. Bevorzugt stimmt diese Kraft mit einem Gewicht nicht mehr als
in etwa 25 bis 30 kg überein.
Die unten weiter beschriebene Einrichtung ist für diesen Zweck eingerichtet,
wobei es keinen Unterschied macht, wie schwer die einzelnen Bohrrohre 2 sind
und sogar Variationen in dem Gewicht der einzelnen Bohrrohre 2 irrelevant
sind.
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Es
sei bemerkt, dass das vorhergehend erwähnte Steuerventil 13,
das schematisch in 3 als Detail
der gesamten Einrichtung 10 gezeigt ist, eine Konstruktion
aus einem Vergleichsmittel zum Vergleichen eines tatsächlichen
Gewichts mit einem Anfangsgewicht ist, das in einem Speicher (unten
weiter beschrieben) zum Zwecke von selektivem Energetisieren des
Antriebs, der in 4 ein
doppelt wirkender Hydraulikzylinder 11 ist, in Antwort
auf den Vergleich gespeichert ist.
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Die
schematisch in 4 gezeigte
Einrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung weist zusätzlich
zur Aufhängung 4 einen
linearen Hydraulikakkumulator 14 als Speicher auf, der
selektiv mit dem Wiegezylinder via Verschlussventil 15 verbunden werden
kann. In der Offenposition des Verschlussventils 15 wird
ein Anfangsgewicht des Bohrrohrs 2 bestimmt, das eine Last
bildet, obwohl, in der hier gezeigten Ausführungsform, nicht als ein exakter
Wert. Das Gewicht der Last auf Wiegezylinder 9 führt zu einem
Druck in der Kammer dieses Wiegezylinders 9 entsprechend
zu dem Gewicht der Last. Weil Verschlussventil 15 hierin
offen ist, herrscht sowohl in der Leitung 16 zwischen Wiegezylinder 9 und
linearem Hydraulikakkumulator 14 als auch in diesem linearen
Hydraulikakkumulator der Druck gleichermaßen vor. Dies findet statt
sofort nachdem eine Last aufgenommen ist oder unmittelbar bevor
sie wieder abgesetzt wird, d. h., in der Ausführungsform in 1, bevor Bohrrohre 2 in der
in 2 gezeigten Art und Weise
eingebaut werden, um Rohrsäule 8 zu
bilden. Nach dieser Bestimmung des Anfangsgewichts des Bohrrohrs 2 wird
das Verschlussventil 15 geschlossen.
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Das
Steuerventil 13, das Hydraulikaktuatoren 17 aufweist,
die einander gegenüberliegend
in Schieberichtung angeordnet sind, welche Aktuatoren 17 in
Offenverbindung jeweils mit der Kammer des Wiegezylinders 9 und
linearem Hydraulikaktuator 14 sind, wird dann demselben
Druck von jedem der Aktuatoren ausgesetzt. Sofort nach Schließen des
Verschlussventils 15 werden beide Aktuatoren 17 dem gleichen
Druck ausgesetzt, wodurch Steuerventil 13, das im Wesentlichen
drei Positionen einnehmen kann, in einer Startposition verbleibt,
wie in 4 gezeigt ist.
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Es
sei bemerkt, dass der in 1 gezeigte Bohrturm 1 seinen
eigenen Versatzmechanismus 18 aufweist, der als Träger eines
Bohrrohrs 2 zum Anordnen auf Rohrsäule 8 in die Nähe der Rohrsäule 8 dient,
die bereits hoch zu diesem Punkt gebildet ist. Versatzmechanismus 18 wird
hierin außer
Betrieb gehalten und der doppelt wirkende Hydraulikzylinder 11 in
Aufhängung 4 übernimmt
zum Anordnen die Funktion des Versetzens des Bohrrohrs 2.
Die Distanz zwischen der Last in der Form von Bohrrohr 2 und
dem Bestimmungsort dieser Last in der Form von Bohrsäule 8,
an dem dieser Übergang
stattfindet, hängt
von dem Betriebshub des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 11 ab,
der den Antrieb von Einrichtung 10 ausbildet.
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Es
sei auch bemerkt, dass linearer Akkumulator 14 aus 4 in 3 als ein Hydraulikschlauch konstruiert
ist, auch mit Bezugszeichen 14 versehen. Ein derartiger
Hydraulikschlauch hat wenigstens in etwa eine lineare Charakteristik
in dem Bereich der Betriebsdrücke
und ist daher zur Verwendung eines wenigstens in etwa linearen Akkumulators
brauchbar. Andere lineare Hydraulikakkumulatoren können auch
ins Auge gefasst werden, jedoch ist die Ausführungsform mit einem Schlauch
elegant und einfach und benötigt
fast keinen Platz, da es bevorzugt entlang des Leitungsbündels 6,
das ohnehin erforderlich ist, gelegt werden.
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Unter
Verwendung von Steuerventil 13 ist eine oder keine Verbindung
selektiv gemacht zwischen einer Quelle 19 von Medium (Luft
oder Hydraulikfluid) unter Druck und einer der beiden Pumpen 20,
die jeweils mit einer Seite des doppelt wirkenden Hydraulikzylinders
verbunden sind, der den Antrieb zur Bewegung der Last in der Form
von Bohrrohr 2 in Richtung weg von der oder zu der bereits
gebildeten Rohrsäule 8 bildet,
in jedem Fall in dem letzteren Teil dieser Relativbewegung. In der
dazwischen liegenden Position des in 4 gezeigten
Steuerventils 13 ist keine Verbindung zwischen Quelle 19 und
den Motoren 20 realisiert. Der Antrieb in der Form von
doppelt wirkenden Zylinder 11 wird daher nicht energetisiert,
was gleichen Drücken
an beiden Aktuatoren 17 entspricht und was anzeigt, dass
das tatsächliche
Gewicht, das in einem vorbestimmten Moment durch Wiegezylinder 9 dennoch
gleich dem anfänglich
gemessenen Gewicht der Last 2 ist. Diese dazwischen liegende
Position kann auch erzwungen werden, unabhängig von den vorherrschenden
Drücken,
wobei ein Immobilisierungsmittel verwendet wird, das unten weiter
unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben wird.
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Ist
einmal Last 2 mit Versatzmechanismus 18 in die
Nähe seines
Bestimmungsorts getragen, wird Versatzmechanismus 18 außer Betrieb
gehalten, wonach der Betrieb des Antriebs 11 der Ausführungsform
der Erfindung beginnt. Davor ist der Druck, der in dem linearen
Akkumulator 14 vorherrscht, durch ein Ventil mit einem
Druckverstärker 44 reduziert,
wobei das Ventil mit einer zulässigen
und sicheren Kontaktkraft zwischen Bohrrohr 2 und der bereits
geformten Rohrsäule 8 korrespondiert.
Die Anfangsgewichtsbestimmung, Schließen des Verschlussventils 15 und
Erhöhen
des Drucks in linearen Akkumulator 14 kann jeweils unmittelbar
nach dem Aufnehmen stattfinden, wonach der Versatzmechanismus 18 in Betrieb
gesetzt wird, solange ein vorhergehend genanntes Immobilisierungsmittel
energetisiert ist. Alternativ kann der Druck in dem linearen Akkumulator mit
dem Druckverstärker 44 nur
an dem Bestimmungsort erniedrigt werden und sogar der anfängliche
Bestimmungsort kann dort stattfinden.
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Nach
Schließen
des Verschlussventils 15 wird der Druck im linearen Akkumulator 14 in
der folgenden Art und Weise reduziert. Der Druckverstärker weist
einen Zylinder 45 mit einer Plunger-Kolben-Kombination
darin, Steuerverbindungen 40, 41 und einen Einzelhubpumpenkopf 43 auf.
Durch Energetisieren von Steuerverbindung 40 und Entenergetisieren
von Steuerverbindung 41 von der in 4 gezeigten Position wird eine vorbestimmte
Menge von Fluid oder Öl
entsprechend dem Hub des Plungers 42 von dem Akkumulator 14 entnommen,
wobei dies durch einen Druckabfall in dem Akkumulator begleitet
wird. In einem Freigabezustand des Immobilisierungsmittels, auf
das oben Bezug genommen wird und weiter unten beschrieben wird,
wird das Steuerventil dann einem höheren Druck auf den Aktuator 17 ausgesetzt,
der mit dem Wiegezylinder verbunden ist. Folglich wird das Steuerventil 13 nach
rechts von der in 4 gezeigten
Position geschoben und die obere der Pumpen 20 in 4 wird für eine Bewegung nach unten
des Zylinders 11 und damit der Last 2 energetisiert.
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Die
Abwärtsbewegung
des Zylinders 11 und dadurch der Last 2 kommt
zu einem Ende, wenn Bohrrohr 2 auf der bereits gebildeten
Rohrsäule 8 zum
Ruhen kommt. Mit einer fortlaufenden Bewegung des Zylinders 11 erhöht sich
das Gewicht, mit dem Bohrrohr 2 auf der Rohrsäule 8 aufliegt,
und das Gewicht, das durch den Wiegezylinder 9 getragen wird,
erniedrigt sich dadurch. Wenn der Druck, der diese Erniedrigung
des Gewichts assoziiert, das durch den Wiegezylinder 9 getragen
wird, von teilweise den selben Wert wie die Druckerniedrigung auf der
Seite des linearen Akkumulators verursacht durch Druckverstärker abgesenkt
wurde, wird die in 4 gezeigte
Position wiederhergestellt und das Steuerventil nimmt wieder die
hier gezeigte Position auf, wonach das Antreiben durch Zylinder 11 gestoppt
wird.
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Wenn
die Last in der Form von Bohrrohr 2 mit der Rohrsäule 8 in
Kontakt kommt, erniedrigt sich das Gewicht, das durch den Wiegezylinder 9 getragen wird.
Folglich wird das Druckgleichgewicht über Steuerventil 13 wiederhergestellt,
wodurch das Steuerventil die in 4 gezeigte
Position wieder annimmt. Durch genaues Wählen der Druckerniedrigung,
die in dem Akkumulator durch Druckverstärker 44 hervorzurufen
wird, zum Beispiel auf der Basis der Menge von Fluid (Öl), das
von dem Akkumulator 14 durch Druckverstärker 44 durch Steuern
des Hubvolumens des Druckverstärkers 44 extrahiert
wird, kann die Druckerniedrigung, die mit der Kontaktkraft von Bohrrohr 2 auf
Rohrsäule 8 assoziiert
wird, wobei die Bewegung gestoppt wird, bereits im Voraus bestimmt werden.
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Wenn
keine Verwendung von Druckverstärker 44 gemacht
wird und Ventil 15 schließt, sobald Last 2 noch
hängt und
dann angezogen wird, wird das Gewicht, das durch den Wiegezylinder 9 getragen
wird, größer und
der Druck darin erhöht
sich, zusammen mit dem Druck auf dem linken Aktuator 17 des
Steuerventils 13, wodurch Steuerventil 13 in 4 (wieder) nach rechts geschoben
wird. Die obere der Pumpen 20 wird hierbei in Betrieb gesetzt,
um den Antrieb in Form von doppelt wirkenden Zylinder 11 in
Richtung eines Abwärtsversatzes
von Last 2 zu energetisieren. Wenn die Last in einer Schraubenbewegung
durch die Bohrturmmannschaft nach unten bewegt wird, ist hierin
der Antrieb 11 behilflich. Für die beabsichtigte Verbindung
mit einer Rohrsäule 8 bedarf
es, dass die Mannschaft jedwede Kraft hart ausübt, und der Antrieb hilft der
Mannschaft eine Positionierung des Bohrrohrs 2 herbeizuführen, die
in jedem Fall bezüglich
Höhe relativ
zu Rohrsäule 8 in der
Kupplungsschraubbewegung korrekt ist.
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Umgekehrt
ist es der Fall, dass, wenn die Mannschaft das Bohrrohr nach oben
schiebt, das Gewicht, das von Zylinder 9 getragen wird,
sich erniedrigt, das Steuerventil 13 nach rechts sich schiebt
und der Untere der Motoren 20 in 4 in Betrieb gesetzt wird. Unter dem
Einfluss des Drucks, der von dieser Pumpe 20 ausgeübt wird,
wird der Zylinder 11 eingefahren und Bohrrohr 2 nach
oben getragen.
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In
dem Einfluss des Antriebs gemäß dieser Art
und Weise muss eine Schwellenkraft, die mit der Konstruktion der
Einrichtung assoziiert ist, jedoch überwunden werden, obwohl der
Zylinder (wird unten weiter beschrieben) des Steuerventils 13 bevorzugt so
geringe Reibung wie möglich
hat, um das Phänomen
des Stick-Slip-Effekts
zu verhindern.
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In 4 sind Überläufe in der Form von Reiheventilen 21 zwischen
Pumpen 20 und dem Antrieb in der Form von doppelt wirkenden
Zylinder 11 angeordnet. In der gezeigten Konfiguration
verhindert dies ein so genanntes Überschießen, das bei einem Übergang
zwischen Bewegung und Stillstand von Zylinder 11 auftritt.
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Das
obere der in 4 gezeigten
Reiheventile 21, das mit der oberen Pumpe 20 zusammenwirkt,
um den Antrieb in Richtung nach unten zu energetisieren, kann zu
diesem Zweck auf 50 bar gesetzt werden, während das untere Reiheventil 21, das
mit Aufwärtsbewegung
des Antriebs in der Form von Zylinder 11 assoziiert ist,
kann auf 210 bar gesetzt werden.
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Die
Last 2 auf Aufhängung 4 verursacht
auch einen Druck in dem sich bewegenden Zylinder 11 in dessen
unteren Kammer. Wenn Steuerventil 13 eine Position nach
rechts relativ zu 4 geschoben
einnimmt, schließt
sich ein Ventil 39 in einer Verbindung zwischen dem Reiheventil 21,
das als Überlauf
wirkt, und der oberen Pumpe 20, und diese Pumpe 20 kommt
in Betrieb. Der Druck steigt an bis er genügend hoch in dem unteren Teil
der Kammer von Zylinder 11 ist, um Öffnen (z. B. bei 210 bar) des
Reiheventils 21 zu verursachen, das mit der unteren Verbindung 20 assoziiert
ist und auch als Überlauf
wirkt. Nur dann beginnt der Zylinder die Abwärtsbewegung, das ohne Stick-Slip-Effekt. Wurde
einmal das Bohrrohr 2 mit der erwünschten Kontaktkraft auf Rohrsäule 8 in
der vorher beschriebenen Art und Weise abgestützt und ist Steuerventil 13 in
dessen in 4 gezeigten
Startposition zurückgekehrt,
wird die obere Pumpe 20 gestoppt und Ventil 39 geöffnet. Die
Last 2 wird langsam nach oben von dem Druck gezogen, der
dann in dem unteren Teil der Kammer von Zylinder 11 vorherrscht,
wonach ein Gleichgewicht noch einmal in dem unteren Teil und dem
oberen Teil der Kammer von Zylinder 11 vorherrscht. Dieses
Anheben ist ausreichend, um die Trägheit des Systems 10 und
die Trägheit
der Last 2 zu kompensieren. Das Reiheventil 21,
das mit der oberen Pumpe 20 assoziiert ist und als Überlauf
wirkt, hat die Funktion den zuletzt beschriebenen Prozess zu dämpfen.
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Einstellung
des Überlaufdrucks
an den Reiheventilen 21 findet durch Einstellen der Federkraft der
Reiheventile statt.
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Es
sei bemerkt, dass in der in 4 gezeigten
Ausführungsform
das Steuerventil 13 mit einer Pneumatikquelle 19 verbunden
ist. Wenn das Steuerventil 13 in einer Position ist, wobei
eine der Pumpen 20 in Betrieb gesetzt ist, wird ein Konverter 22 in
jedem Fall als Steuerung für
die Relevante der Pumpen 20 angeordnet.
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Es
sei ferner bemerkt, dass zum Energetisieren des Antriebs in der
Form von doppelt wirkenden Zylinder 11 in Richtung nach
oben oder nach unten ein Hydraulik- oder ein Pneumatikkreis (nicht
gezeigt) zusätzlich
vorgesehen ist, der direkt auf der gewünschten Pumpe 20 oder
noch einmal via den Konvertern 22 wirkt, zum Beispiel um
einen Versatz nach oben und/oder nach unten der Last 2 auf
Antrieb 11 zu induzieren, unabhängig von dem Setzen und möglicherweise
abgesenktem Anfangsgewicht und/oder dem tatsächlichen Gewicht. Konverter 22 können Verdichter
sein. Betreiben des zusätzlichen
Kreises zum direkten Beeinflussen des Betriebs von Antrieb 11 in
dem Diagramm in 4 befindet
sich gut innerhalb der Kompetenz und Reichweite des Fachmanns, sicherlich
nach dem Studium des Vorhergehenden, so dass auf eine weitere Beschreibung
davon verzichtet wird.
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5 zeigt in Schnittdarstellung
eine Ausführungsform
eines Steuerventils 13 und 6 zeigt eine
Ansicht dieses Steuerventils 13 in einer dessen Schiebeposition.
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Steuerventil 13 weist
in 5 ein Ventil 23 auf,
das verschiebbar in praktisch reibungsloser Art und Weise in Zylinder 24 ist,
mit dem fünf
Verbindungen 25–29 verbunden
sind. Verbindung 26 führt
zu Quelle 19, während
Verbindungen 25 und 27 zu einem Reservoir oder
einfach zu einem Austritt führen. Verbindungen 28 und 29 sind
andererseits mit Pumpen 20 aus 4 verbunden. Aufgrund der Form des Kolbens
oder des Ventils 23 in Zylinder 24 gibt es in dessen
in 5 gezeigten Position
keine Verbindung zwischen Verbindungen 25–27 und
Verbindungen 28 und 29. Wenn andererseits Kolben
oder Ventil 23 sich nach rechts schieben, wird eine Verbindung
von Quelle 19 via Verbindung 26 entlang Ventil 23 und
via Verbindung 28 zu der oberen der Pumpen 20 in 4 hervorgerufen. Die umgekehrte
Position ist in 6 gezeigt,
wo Ventil 23 unter dem Einfluss eines höheren Drucks auf der rechten
Seite korrespondierend mit linearem Hydraulikakkumulator 14 nach links
geschoben ist. Die untere der Pumpen 20 wird in Betrieb
gesetzt, um Antrieb 11 in Richtung nach oben zu energetisieren.
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Ventil 23 ist
in die Laufbuchse von Zylinder 24 zwischen Hilfskolben 30 eingeschlossen,
die, aufgrund einer Anordnung einer Zentrierkugel 32 und
eines Stifts 33, eine Zentrierwirkung auf Ventil 23 ausüben, um
dessen Verklemmen zu verhindern.
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Auf
der Seite der Hilfskolben 30 gegenüberliegend Ventil 23 sind
Membranen 31 angeordnet. Diese letzteren sind aus flexiblem
Material. Auf der Seite der Membranen 31 gegenüberliegend
den Hilfskolben 30 herrschen Drücke vor, die zum Beispiel zu
den Aktuatoren 17 geliefert werden. Membranen 31 haben
einen sehr günstigen
Effekt auf die Versatzcharakteristiken von Ventil 23. Ventil 23 schreitet
durch graduelle und gleichmäßige Bewegungen
fort und schießt
nicht von dessen einen Extremposition zu der Anderen, wie ein bekanntes
Ventil. Die Membranen bilden auch eine sehr effektive Mediumseparation,
wobei das Medium, das via Aktuatoren 17 zugeführt wird,
absolut von dem Medium separiert bleibt, das verwendet wird, um
selektiv Verbindungen zwischen Verbindung 26 insbesondere und
Verbindungen 28 und 29 hervorzurufen.
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Die
mit Bezugnahme auf 4 beschriebene
Schwellenkraft muss durch ein Mitglied der Mannschaft des Bohrturms 1 während manueller
Handhabung des Bohrrohrs überwunden
werden, um zu bewirken, dass die Einrichtung gemäß der Erfindung dieser Handhabung
folgt und unterstützt
oder verbessert, wobei diese Handhabung teilweise durch die Elastizität und Nachgiebigkeit
von Membran 31 verursacht wird. Andere Faktoren sind die
aktive Oberfläche
des Wiegezylinders 9, der seinerseits bevorzugt den kleinsten
möglichen
Widerstand hat, der mit Reibung assoziiert ist, wobei die aktive
Oberfläche des
Hilfszylinders 30, der volumetrische Expansionswert des
wenigstens in etwa linearen Akkumulators 14 und Maßnahmen
in Einrichtung 10, die mit Unterdrücken oder Verhindern von "Stick-Slip" assoziiert sind,
etc. Diese sind deshalb Konstruktionsparameter, in denen der Fachmann
ohne erfinderische Arbeit geübt
ist, insbesondere nach Studium des vorhergehenden, zum Beispiel
durch Variieren der Parameter, wie zum Beispiel die Flexibilität der verwendeten Membranen,
die Länge
des Schlauchs 14, der als Akkumulator angewendet wird,
etc.
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Steuerventil 13 weist
ferner ein Immobilisierungsmittel auf. Dies ist durch Immobilisieren
von Kolben 34 ausgebildet, die nach außen relativ zu Ventil 23 auf
der Seite der Membranen 31 dazu gegenüberliegend angeordnet sind.
Immobilisierende Kolben 34 sind mit einer Kolbenstange 35 verbunden,
die jeweils mit einem Kopf 36 versehen sind, mit dem eine
Aktivregion der Membranen 31 bedeckt werden kann. Durch
Einführen
von Medium unter Druck via Verbindungen 37 wird das Immobilisierungsmittel 37 energetisiert
und Ventil 23 wird effektiv in stationärer Art und Weise in dessen
in 5 gezeigten Startposition
eingeschlossen. Das Immobilisierungsmittel kann außer Betrieb
gehalten werden durch Wegnehmen des Drucks von den Verbindungen 37 und/oder
durch Einführen
eines (höheren) Drucks
via Verbindungen 38. In der Freigabeposition des Immobilisierungsmittels
sind die Köpfe 36 auf dem
Immobilisierkolben 34 von Membranen 31 abgehoben,
bilden jedoch einen Stop zum Begrenzen der Bewegung nach oben des
Ventils 23, wie in 6 gezeigt
ist.
-
Die
vorliegende Erfindung wird als Beispiel im Vorhergehenden beschrieben,
ist jedoch darauf nicht beschränkt.
Die Erfindung ist in den anhängenden
Ansprüchen
definiert. Innerhalb des dadurch definierten Schutzumfangs sind
viele alternative Ausführungsformen
möglich,
die einem Fachmann nach Prüfung
des vorhergehenden einfallen werden. Ein Hybridsystem eines Pneumatik-
und eines Hydraulikkreises muss dafür nicht verwendet werden, jedoch die
gesamte Einrichtung, wie in 4 gezeigt,
kann ein Hydraulikdesign haben. Es ist sogar möglich für Antriebe und Wiegeeinrichtungen
andere als hydraulische zu verwenden. Sogar ein Elektromotor kann daher
als Antrieb verwendet werden mit einem Kraftaufnehmer für die Wiegeeinrichtung,
wobei nicht das tatsächliche
Gewicht durch den Kraftaufnehmer bestimmt wird, sondern nur eine
präzise Bestimmung des
Anfangsgewichts in Bezug zu dem Gewicht zu einem späteren Zeitpunkt
wichtig ist.