DE68904541T2

DE68904541T2 - Aktive backe fuer eine kraftzange.

Info

Publication number: DE68904541T2
Application number: DE8989121890T
Authority: DE
Inventors: Erich Schulze-Beckinghausen
Original assignee: Weatherford Petco Inc
Current assignee: Weatherford Petco Inc
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2009-11-28
Also published as: CA2004460A1; CA2004460C; DE68904541D1; US5044232A; EP0374533A1; ATE84849T1; EP0374533B1; GB8828087D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftzange und einen beweglichen Backen für eine solche Kraftzange.
Beim Erschließen einer ölquelle oder einer ähnlichen Bohrung ist es notwendig, aufeinander folgende Rohrabschnitte miteinander zu verbinden, was durch eine Schraubverbindung erreicht wird.
Es ist üblich, ein als Kraftzange bekanntes Werkzeug zu benutzen, um einen Rohrabschnitt zu greifen und relativ zum benachbarten zu drehen und dadurch die Verbindung herzustellen oder zu lösen.
Bekannte Kraftzangen bestehen aus einem Körper, einem Rotor, der drehbar an dem Körper befestigt ist und aus wenigstens einem beweglichen Backen, der beim Drehen des Rotors gegen das in dem Rotor befindliche Rohr gepreßt wird und dieses faßt, um es mit Hilfe des Rotors zu drehen.
Bei bekannten Ausführungen wird das Mitnehmen durch einen Mitnehmer verursacht, der mit dem Rotor verbolzt und so ausgebildet ist, daß der bewegliche Backen durch eine zu diesem relative Drehung des Rotors in eine Richtung gegen das Rohr gedrückt und durch die Drehung des Rotors relativ zum beweglichen Backen in der entgegengesetzten Richtung gelöst wird.
Um die Schraubrichtung einer bekannten Kraftzange mit nur einem beweglichen Backen umzukehren, muß der bewegliche Backen herausgenommen und an der entgegengesetzten Seite des Rotors wieder eingesetzt werden. Durch die Drehung des Rotors relativ zum beweglichen Backen in der entgegengesetzten Richtung wird der bewegliche Backen durch einen zweiten Mitnehmer gegen das Rohr gedrückt. Dieser Vorgang ist zeitraubend. Außerdem muß die Kraftzange vom Rohr abgenommen werden, um den beweglichen Backen herausnehmen zu können.
Bei einer anderen bekannten Kraftzange (US-A-3 589742) sind zwei Mitnehmer mit dem Rotor verbolzt. Wenn der Rotor relativ zum beweglich en Backen aus einer neutralen Position in irgendeine Richtung gedreht wird, wird der bewegliche Backen an das Rohr geführt.
Ein anderes Problem der bekannten Ausführungen besteht darin, daß sie nur für einen sehr begrenzten Rohrgrößenbereich einsetzbar sind. Außerhalb dieses Bereichs erfassen die Backen das Rohr nicht einwandfrei und beschädigen dadurch die Rohroberfläche.
Zur zusätzlichen Lösung dieses Problems müssen verschiedene Mitnehmer zum Erfassen von Rohren unterschiedlicher Maße benutzt werden. Das Abnehmen und Einsetzen der Mitnehmer ist ein zeitaufwendiger Vorgang. Ferner kann der Abmessungsbereich der Rohre, die einwandfrei gefaßt werden können, nicht wesentlich durch diese Methoden vergrößert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftzange vorgesehen, die einen Rotor, einen beweglichen Backen und ein Teil zum Ansetzen des beweglichen Backens an einem Rohr sowie Teile aufweist, die die Bewegung des beweglichen Backens relativ zum Rotor hemmen, wobei die Teile ein Bremselement aufweisen, das den beweglichen Backen derart hält, daß er durch das Bremselement an einer Drehung gehindert wird, sich jedoch radial zur Kraftzange bewegen kann, wobei das Bremselement eine zylindrische Büchse aufweist, von welcher ein Teil durch ein Bremsband umfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Backen eine Zunge aufweist, die sich im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Rotors erstreckt und daß die zylindrische Büchse mit einer Aussparung versehen ist, um die Zunge aufzunehmen.
Vorzugsweise ist die Kraftzange mit einer Feder versehen, um den beweglichen Backen auswärts vorzuspannen.
Vorteilhafterweise ist der bewegliche Backen mit einer ersten Nockenfläche versehen, die bei ihrem Einsatz den beweglichen Backen gegen ein Rohr drückt, wenn der Rotor, ausgehend von einer ersten Position, in eine Richtung dreht und eine zweite Nockenfläche aufweist, die während ihres Einsatzes den beweglichen Backen gegen das Rohr drückt, wenn der Rotor in die zur ersten Position entgegengesetzt. gerichtete Richtung dreht.
Vorzugsweise bilden die erste Nockenfläche und die zweite Nockenfläche einen Teil eines ersten Nockens. Vorteilhafterweise weist die Kraftzange einen zweiten Nocken auf, der mit einer ersten Nockenfläche und einer zweiten Nockenfläche versehen ist und mit. der ersten Nockenfläche und der zweiten Nockenfläche des ersten Nockens korresponderen und sich während des Gebrauchs vertikal mit Abstand zu diesen erstrecken.
Vorzugsweise weist der bewegliche Backen eine Deckplatte mit einem Handgriff zur Handhabung des beweglichen Backens auf.
Vorteilhafterweise ist der bewegliche Backen an einem ersten Körper bewegbar angeordnet, der fest mit dem Rotor verbunden ist.
Vorzugsweise ist an dem ersten Körper eine Rolle drehbar angeordnet, um mit der ersten und der zweiten Nockenfläche in Berührung zu gelangen.
Vorteilhafterweise sind Mittel zur Begrenzung der Bewegung des beweglichen Backens relativ zum Rotor vorgesehen. Vorzugsweise ist als Mittel zur Bewegungsbegrenzung des beweglichen Backens relativ zum Rotor ein Bolzen vorgesehen, der in oder an dem Bremsteil angeordnet ist. und der bewegt werden kann, um in eine Öffnung des Rotors zu ragen, wobei die relative Bewegung zwischen dem Rotor und dem beweglichen Backen durch einen Eingriff des Bolzens in ein Ende der öffnung begrenzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht außerdem einen beweglichen Backen für eine Kraftzange gemäß der Erfindung vor, die sich dadurch auszeichnet, daß der bewegliche Backen mit einer Zunge versehen ist, die sich während des Gebrauchs im wesenttichen parallel zu dem Rohr erstreckt und von einer Aussparung des Bremsteils aufgenommen werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nunmehr an Hand eines Beispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
Figur 1 die Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Kraftzange mit einem beweglichen Backen;
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1 und
Figur 3 ein Explosionsschaubild zur Veranschaulichung einiger Teile des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 und 2.
In den Zeichnungen ist das vordere Ende einer Kraftzange gezeigt, die allgemein durch die Bezugsziffer 1 kenntlich gemacht ist. Die Kraftzange 1 umfaßt einen Körper 2 mit einer öffnung 3, durch welche ein Rohr in die Rohraufnahmeöffnung eines Rotors 4 geführt werden kann.
Der Rotor 4 ist. in dem Körper 2 durch mehrere Rollen 5 - 14 drehbar gestützt und kann durch einen hydraulischen Motor (nicht dargestellt) gedreht werden, der über ein Getriebe einschließlich der Getrieberäder 15 und 16 wirkt, wobei die Getrieberäder auf einen Zahnkranz 17 wirken, der sich um den Umfang des Rotors 4, aufgenommen die darin befindliche Rohraufnahmeöffnung, erstreckt.
An dem Rotor 4 ist eine Backenanordnung 18 befestigt und durch vier Bolzen 19, 20, 21, 22 gesichert. Die Backenanordnung 18 umfaßt einen ersten Körper 23, einen zweiten Körper 24 und einen dritten Körper 25. Die zweiten und dritten Körper 24 und 25 sind drehbar an den Bolzen 22 und 29 befestigt und können in die dargestellte geschlossene Position geschwenkt werden.
Der dritte Körper 25 trägt einen passiven Backen 26, der gleitbar innerhalb. der Grenzen eines Schlitzes 127 auf dem dritten Körper 25 befestigt ist.
Der erste Körper 23 trägt einen beweglichen Backen, der insgesamt durch die Bezugsziffer 27 gekennzeichnet ist. Der bewegliche Backen 27 weist eine Aussparung 28 auf, die ein Messer 29 enthält.
Wie in der Figur 2 besser zu erkennen ist, ist der bewegliche Backen 27 mit einem oberen Nocken 30 und einem unteren Nocken 31 versehen. Sowohl der obere Nocken 30 als auch der untere Nocken 31 sind mit korrespondierenden ersten und zweiten Nockenflächen versehen. Gemäß Figur 1 hat der obere Nocken 30 eine erste Nockenfläche 32 und eine zweite Nockenfläche 33.
Ein Stift 34 erstreckt sich durch den ersten Körper 23 in die Oberseite des Rotors 4 und stützt zwei Rollen 35 und 36.
Der Stift 34 wird durch. eine Madenschraube 37 am Drehen gehindert.
Nach den Figuren 2 und 3 ist der Boden des beweglichen Backens 27 mit einer Zunge 38 versehen, die genau passend in eine Aussparung 39 einer Büchse 40 greift. Die Büchse 40 hat einen Bund 41, der durch ein Band 42 umfaßt wird, welches fest am Körper 2 der Kraftzange gesichert ist.
Das Messer 29 ist am beweglichen Backen 27 durch einen Bolzen 43 gesichert, und die so gebildete Einheit wird durch eine kräftige Feder 44, die in einer Nut 45 der Büchse 40 gehalten wird, gegen die Rollen 35 und 36 gedrückt. Die Nut 45 hat einen kreisförmigen Teil 46 und zwei aufwärts gerichtete Teile 47 und 48, was am besten in der Figur 3 zu sehen ist.
Bei der Benutzung wird der Rotor 4 zunächst soweit gedreht, bis seine Rohraufnahmeöffnung (nicht gezeigt) mit der Öffnung 3 im Körper 2 fluchtet. Die zweiten und dritten Körper 24 und 25 werden dann aufgeschwenkt, so daß die Kraftzange 1 in eine Stellung gebracht werden kann, in welcher das Rohr, das zu drehen ist, sich im Zentrum des Rotors 4 befindet. Die dritten und zweiten Körper 25 und 24 werden dann in ihre Schließstellung gemäß Figur 1 geschwenkt.
Anschließend wird Hydraulikflüssigkeit zum Hydraulikmotor geleitet, um die Drehung des Motors 4 in eine Richtung zu beginnen, zum Beispiel entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung gemäß Figur 1, und zwar über den Zahnkranz 17. Da der erste Körper 23 mit dem Rotor 24 verbolzt ist, dreht er sich ebenfalls entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung. Die Büchse 40 und folglich der bewegliche Backen 27 werden durch das Bremsband an einer Drehung gehindert. Da der erste Körper 23 relativ zum beweglichen Backen 27 dreht, bewegen sich die Rollen 35 und 36 an der zweiten Nockenfläche 33 entlang, die bei dieser Ausführungsform einen bestimmten Winkel aufweist. Hierbei bewegt sich das Messer 29 einwärts und faßt sicher das Rohr. Wenn der Rotor 4 sich weiter entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung bewegt, wird die durch die Rollen 35 und 36 auf die zweite Nockenfläche 33 des beweglichen Backens 27 ausgeübte Kraft ausreichend groß, um die durch das Bremsband 42 erzeugte Kraft zu überwinden, so daß der Rotor 4, die Backenanordnung 18 und die Büchse 40 übereinstimmend rotieren.
Beim Drehen des Rotors 4 in Uhrzeigerrichtung wird das Rohr gelöst. Um zu verhindern, daß das Messer 29 auf dem beweglichen Backen 27 gegen das Rohr zurückgeführt wird, ist der Bund 41 der Büchse mit einer Bohrung 49 versehen. Ein Bolzen 50 ist in der Bohrung 49 gleitbar angeordnet und kann mit Hilfe eines Knopfes, der sich durch einen Schlitz 52 nach außen erstreckt, in der Bohrung verschoben werden. Die Enden des Bolzens 50 sind mit Abflachungen 53 und 54 versehen. Im vorliegenden Fall ragt die Abflachung 53 aus der Bohrung 49 heraus und erstreckt sich in einen Schlitz (nicht dargestellt) des Rotors 4. Wenn der Rotor 4 in Uhrzeigerrichtung dreht, bewegt er sich relativ zur Büchse 40 bis die Abflachung 53 mit dem Ende des Schlitzes zusammentrifft. Das entspricht der Lage der Rollen 35 und 36, die das Zentrum des beweglichen Backens 27 berühren.
Um die Drehrichtung des Rohres zu ändern, wird der Bolzen 50 verschoben, bis sich die Abflachung 54 aus dem anderen Ende der Bohrung heraus in einen zweiten Schlitz (nicht gezeigt) des Rotors 4 erstreckt. Der zweite Schlitz hindert das Messer 29 nicht, das Rohr zu fassen und in einen Dreheingriff getrieben zu werden. Er führt jedoch zu einer Begrenzung der relativen Bewegung zwischen dem beweglichen Backen 27 und den Rollen 35, 36, wenn die Drehrichtung des Rotors geändert wird.
Während die offenbarte Anordnung zufriedenstellend innerhalb eines Bereichs verschiedener Rohrabmessungen arbeitet, erzeugt sie keinen genügenden Druck zum gleichwertigen Erfassen von Rohren mit kleinen Durchmesser. Zur Anpassung an solche Rohre werden zuerst der passive Backen 26, der bewegliche Backen 27 und die Rollen 35 und 36 entfernt. Anschließend werden Rollen größeren Durchmessers installiert und passend geformte bewegliche und passive Backen befestigt.
Es ist zu beachten, daß sich der Berührungspunkt zwischen den Rollen größeren Durchmessers und dem beweglichen Backen, dichter am Mittelpunkt der Kraftzange sind, was sehr erwünscht ist.
Es sind verschiedene Abwandlungen der beschriebenen Einrichtungen vorgesehen. Während also die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit einer auf dem Rotor angeordneten Backenanordnung 18 beschrieben ist, können Backen gemäß der Erfindung auch mit konventionellen Zangen verwendet werden, in welchen die Backen in dem Rotor angeordnet sind. Außerdem kann der in den Figuren 1, 2 und 3 beschriebene bewegliche Backen 27 mit einer Deckplatte und einem Handgriff versehen werden, um das Abziehen des Messers 29 von einem weichen Rohr zu. erleichtern. Der Schlitz (nicht gezeigt) in der Büchse 40 könnte, falls gewünscht, auch eine Aussparung, ein Loch oder eine andere Form einer öffnung umfassen.

Claims

1. Kraftzange mit einem Rotor (4), einem beweglichen Backen (27), und mit einem Teil (35) zum Ansetzen des beweglichen Backens (27) an einem Rohr sowie mit Teilen (40, 42), die die Bewegung des beweglichen Backens (27) relativ zum Rotor (4) hemmen, wobei die Teile (40, 42) ein Bremselement (40) aufweisen, das den beweglichen Backen (27) derart trägt, daß der bewegliche Backen (27) durch das Bremselement (40) an einer Drehung gehindert wird, sich jedoch radial zur Kraftzange bewegen kann, wobei das Bremselement (40) eine zylindrische Büchse aufweist, von welcher ein Teil durch ein Bremsband (42) umfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Backen (27) eine Zunge (38) aufweist, die sich im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Rotors (4) erstreckt, und daß die zylindrische Büchse (40) mit einer Aussparung (39) versehen ist, um die Zunge (38) aufzunehmen.

2. Kraftzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Feder (44) enthält, um den beweglichen Backen (27) auswärts vorzuspannen.

3. Kraftzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Backen (27) mit einer ersten Nockenfläche (32) versehen ist, die bei ihrem Einsatz den beweglichen Backen (27) gegen ein Rohr drückt, wenn der Rotor (4) ausgehend von einer ersten Position in einer Richtung dreht und eine zweite Nockenfläche (33) aufweist, die während ihres Einsatzes den beweglichen Backen (27) gegen das Rohr drückt, wenn der Rotor (4) in der zur ersten Position entgegengesetzt gerichteten Richtung dreht.

4. Kraftzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nockenfläche (32) und die zweite Nockenfläche (33) einen Teil eines ersten Nockens (30) bilden.

5. Kraftzange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zweiten Nocken (31) aufweist, der mit einer ersten Nockenfläche und einer zweiten Nockenfläche versehen ist, die mit. der ersten Nockenfläche (32) und der zweiten Nockenfläche (33) des ersten Nockens (30) korrespondieren und sich während des Gebrauchs vertikal mit Abstand zu diesen erstrecken.

6. Kraftzange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ferner der bewegliche Backen (27) eine Deckplatte mit einem Handgriff zur Handhabung des beweglichen Backens (27) aufweist.

7. Kraftzange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Backen (27) an einem ersten Körper (23) bewegbar angeordnet ist, der fest mit dem Rotor (4) verbunden ist.

8. Kraftzange nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rolle (35) drehbar an dem ersten Körper (23) angeordnet ist, um mit der ersten und zweiten Nockenfläche (32, 33) in Berührung zu gelangen.

9. Kraftzange nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Begrenzung der Bewegung des beweglichen Bakkens (27) relativ zum Rotor (4) vorgesehen sind.

10. Kraftzange nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Bewegung s begrenzung des beweglichen Backens (27) relativ zum Rotor (4) ein Bolzen (50) vorgesehen ist, der in oder an dem Bremsteil (40) angeordnet. ist. und der bewegt werden kann, um in eine öffnung des Rotors (4) zu ragen, wobei die relative Bewegung zwischen dem Rotor (4) und dem beweglichen Backen (27) durch einen Eingriff des Bolzens (50) in ein Ende der öffnung begrenzt werden kann.

11. Beweglicher Backen für eine Kraftzange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Backen mit einer Zunge (38) versehen ist, die sich während des Gebrauchs im wesenttichen parallel zu dem Rohr erstreckt und von einer Aussparung in dem Bremsteil (40) aufgenommen werden kann.