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Ausbruchventile nach dem Stand der Technik waren mit die
Verrohrung abscherenden Backen versehen, diese waren aber zur
Abscherung einer bestimmten Rohrgröße vorgesehen, und sie
scherten das Rohr so ab, daß das obere Ende des Rohres,
welches in der Bohrung zurückblieb, abgeflacht wurde, und es
mußte deshalb bei nachfolgenden Arbeiten, um es durch eine
Fangoperation zurückgewinnen zu können, abgeschnitten oder in
anderer Weise behandelt werden, damit das obere Ende geöffnet
wurde und das Fangwerkzeug gut eingreifen und den Strang
zurückgewinnen konnte.
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US-A-4132266; US-A-4132267; US-A-4341264 und US-A-4531583
sind typische Beispiele für solche Scherbacken des Standes
der Technik. Die Backen flachten das obere Ende des
Rohrstranges, das in der Bohrung zurückblieb, ab und bogen und
verschlossen es. Hinzu kam, daß das Ausbruchventil mit
Scherbacken versehen warf welche dem Abscheren einer bestimmten
Rohrgröße dienten, jedoch nicht immer ordnungsgemäß
arbeiteten, wenn sie zum Abscheren kleinerer oder größerer
Rohrstränge verwendet wurden. US-A-4081027 offenbart einen
anderen Typ eines Ausbruchventiles mit Scherbacken, und das obere
Ende ist durch das Abscheren verschlossen, wie in Figur 4
dieses Patentes klar erkennbar ist. US-A-4240503 offenbart
weiterhin ein abscherendes Ausbruchventil, wobei die
Abdichtung nach dem Abschneiden durch einen Dichtungsstreifen unter
der oberen Backe erfolgt, welcher, wenn die Backen
geschlossen sind, durch den Fluß des für das Schließen verwendeten
Elastomers gebildet wird, um es in dichtende Verbindung mit
der oberen Fläche der unteren Backe zu bringen.
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US-A-4537250 offenbart ein Ausbruchventil, welches
Scherbacken mit einem Buckel oder Buckeln an der unteren Backe
besitzt, um die Scherkraft zu vermindern. Auch dieses Patent
beschreibt die Verwendung einer konkaven Form der Backe, um
den Strang während des Abscherens in geeigneter Weise
abzustützen und den Strang unterhalb der oberen Scherbacke zu
drücken, so daß er in einer Form abgeschert wird, die
geeignet ist, eine Fangeinrichtung eines Rückholwerkzeuges
aufzunehmen und ein Fließen darin zu ermöglichen.
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US-A-4537250 beschreibt ein Ausbruchventil, umfassend einen
Körper mit einer durchgehenden Mittelbohrung und ein Paar
sich gegenüberliegender Führungsbahnen, die sich von der
Bohrung nach außen erstrecken; eine Backe in jeder Führungsbahn;
Einrichtungen zur Bewegung der Backen in den Führungsbahnen,
um diese in die Bohrung zu bewegen und in Funktion die
Verrohrung in der Bohrung abzuscheren, bzw. aus der Bohrung
zurückzuziehen, wobei jede der Backen miteinander kooperierende
obere und untere Scherblätter aufweist, und die Backe mit dem
oberen Scherblatt eine vordere Schneidkante und eine sich von
dieser nach hinten erstreckende, und in einer Wand endende
plane Fläche, sowie eine Ausnehmung in der planen Fläche des
oberen Scherblattes besitzt; und die Backe mit dem unteren
Scherblatt eine vordere Schneidkante aufweist, die so
angeordnet ist, daß sie sich unmittelbar unter der planen Fläche
am oberen Scherblatt entlangbewegt, wenn die Backen
zueinander bewegt werden, und eine plane Fläche sich von deren
Schneidkante nach hinten erstreckt, um eine Dichtungsfläche
zu bilden, und eine Dichtungseinrichtung in der Ausnehmung in
der planen Fläche des oberen Scherblattes zur Abdichtung
gegenüber der planen Fläche auf dem unteren Scherblatt
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Backe mit dem oberen
Scherblatt eine abgeschrägte, konische Ausnehmung im vorderen
Teil des oberen Scherblattes oberhalb der planen Fläche und
eine abgeschrägte konische Ausnehmung im unteren Teil des
oberen Scherblattes unterhalb der planen Fläche aufweist, und
daß die Backe mit dem unteren Scherblatt eine abgeschrägte
konische Ausnehmung im Scherblatt, das sich unterhalb der
Dichtungsfläche erstreckt, besitzt.
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Die Mittelbohrung durch den Körper kann mit entgegengesetzten
Führungsbahnen versehen sein, welche sich von der senkrechten
Bohrung nach außen erstrecken, um nicht nur die Scherbacken
sondern alle möglichen anderen Backen, welche notwendig sein
könnten, wie z. B. Schließ- und Dichtungsbacken, zu führen.
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Für die Funktion können die konischen Ausnehmungen in den
Scherbacken so bemessen und angeordnet sein, daß sie beim
Ergreifen eines Rohrstranges, der sich durch die Bohrung des
Körpers erstreckt, zusammenwirken, um im oberen Ende des
Rohrstranges nach dem Abscheren eine beträchtliche Öffnung
mit z. B. einem Minimum von 30 % des ursprünglichen
Durchflußquerschnittes im Rohrstrang zu belassen, wobei der Rohr-
Strang in seiner Abmessung quer zu den Backen nicht größer
ist als der ursprüngliche Durchmesser des Rohrstranges.
Dementsprechend ist kein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig,
um das obere Ende des in der Bohrung zurückgelassenen
Rohrstrangteiles vor dem Absenken einer Fangvorrichtung, die das
obere Ende eines solchen abgescherten Rohrstranges ergreift,
gesondert vorzubereiten.
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Die Scherbacken, welche zusammenwirken, wenn sie in der
vertikalen Bohrung bewegt werden, um einen in der vertikalen
Bohrung angeordneten Rohrstrang abzuscheren, besitzen die
Fähigkeit, Rohrstränge unterschiedlicher Größen abzuscheren.
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Die anliegenden zeichnungen zeigen:
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Figur 1 ist eine vertikale Schnittansicht eines
Ausbruchventiles des Typs, bei welchem die Erfindung eingesetzt
werden kann;
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Figur 2 ist eine Draufsicht auf die obere Scherbacke eines
erfindungsgemäßen Ausbruchventiles;
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Figur 3 ist eine Vorderansicht der in Figur 2 dargestellten
oberen Scherbacke;
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Figur 4 ist eine Seitenansicht der in den Figuren 2 und 3
dargestellten oberen Scherbacke;
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Figur 5 ist eine Schnittansicht&sub7; wie sie sich entlang der
Schnittlinie 5 - 5 in Figur 2 ergibt;
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Figur 6 ist eine Draufsicht auf die untere Scherbacke des
erfindungsgemäßen Ausbruchventiles;
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Figur 7 ist eine Vorderansicht der in Figur 5 dargestellten
unteren Scherbacke;
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Figur 8 ist eine Seitenansicht der in den Figuren 6 und 7
dargestellten unteren Scherbacke;
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Figur 9 ist eine Schnittansicht, wie sie sich entlang der
Schnittlinie 9 - 9 in Figur 6 ergibt;
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Die Figuren 10 sind Schnittansichten des Rohrstranges vor
(Figur 10A) und nach (Figur 10B) dem Abscheren durch die
Scherbacken des erfindungsgemäßen Ausbruchventiles;
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Figur 11 ist eine perspektivische Ansicht der oberen Backe
von oben;
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Figur 12 ist eine perspektivische Ansicht der oberen Backe
von unten;
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Figur 13 ist eine perspektivische Ansicht der oberen Backe
von vorn;
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Figur 14 ist eine perspektivische Seitenansicht der oberen
Backe;
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Figur 15 ist eine perspektivische Ansicht der unteren Backe
von oben;
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Figur 16 ist eine perspektivische Ansicht der unteren Backe
von unten;
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Figur 17 ist eine perspektivische Ansicht der unteren Backe
von vorn;
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Figur 18 ist eine perspektivische Ansicht der unteren Backe
von der Seite;
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Figur 19 ist eine perspektivische Ansicht der beiden
miteinander in Eingriff stehenden Backen von oben;
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Figur 20 ist eine perspektivische Ansicht der beiden
miteinander in Eingriff stehenden Backen von unten;
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Figur 21 ist eine perspektivische Ansicht der beiden
miteinander in Eingriff stehenden Backen von der Seite.
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Das in Figur 1 dargestellte Ausbruchventil 10 ist ein
Ausbruchventil des Standes der Technik mit einem Schervermögen,
wie es in US-A-4537250 beschrieben und beansprucht wird. Das
Ausbruchventil 10 umfaßt einen Körper 12 mit einer
durchgehenden Mittelbohrung 14, die sich vertikal durch diesen
erstreckt, und Führungsbahnen 16 für die Backen, welche
aufeinander ausgerichtet sind und sich durch den Körper 12 von
gegenüberliegenden Seiten der Bohrung 14 nach außen erstrecken.
Der Förderrohrstrang 18 ist dargestellt, wie er sich in
seiner normalen Position in der Bohrung 14 befindet, wobei die
Backeneinheiten 20 und 22 innerhalb der Führungsbahnen 16 in
zurückgezogener Position dargestellt sind. Der
Förderrohrstrang 18 wird unterhalb des Ausbruchventiles 10 in üblicher
Weise abgestützt, so daß er, wenn er abgeschert wird, vom
Ausbruchventil 10 nicht nach unten fällt. Zur Bewegung der
Backeneinheiten 20 und 22 in deren entsprechenden
Führungsbahnen 16 nach innen und nach außen ist eine geeignete
Einrichtung 24 vorgesehen. Diese Einrichtung (im Schnitt nicht
dargestellt), umfaßt den üblichen Backenkolben, welcher mit
der Backe durch die Verbindungsstange 26 verbunden ist.
Flansche 28 an den Enden der Verbindungsstange 26 greifen in
Schlitze 30 an der Rückseite der Backenkörper 32 (unterer)
und 34 (oberer) ein, um eine Verbindung der Backeneinheiten
20 und 22 zu deren entsprechenden Antriebseinrichtungen 24
herzustellen.
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Das Ausbruchventil 10 umfaßt Abschermittel zum Trennen des
Rohrstranges 18, wenn es erforderlich ist, z. B. bei einem
drohenden Ausbruch. Die Abtrennung des Rohrstranges mit den
sich schließenden Scherbacken und die Abdichtung der Bohrung
14 nach dem Abscheren sind die Mittel zur Beherrschung des
Bohrloches und zur Verhinderung eines Ausbruches. Die auf der
rechten Seite der Zeichnung dargestellte Backeneinheit 20 und
die auf der linken Seite der Zeichnung dargestellte
Backeneinheit 22 besitzen jede ein Scherblatt. Das untere
Scherblatt 36 ist integral mit der Vorderseite des Körpers 32
verbunden, oder (wenn gehärtete Blätter erforderlich sind) an
der Frontseite des Körpers 32 der Backeneinheit 22 befestigt,
und das obere Scherblatt 38 ist ein Teil der Frontseite des
Körpers 34 der Backeneinheit 20 bzw. an dieser befestigt.
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Zusätzlich zu den Scherblättern 36 und 38 umfaßt jede
Backeneinheit 20 und 22 obere Dichtungen 40, welche in Nuten 42,
die sich über die Oberseite der Backenkörper 32 und 34 von
einer Seite zur anderen erstrecken, angeordnet sind, und
diese stellen eine Fortsetzung der seitlichen Dichtungen an
den Backenkörpern 32 und 34 dar. Das untere Scherblatt 36,
das integral mit dem Backenkörper 32 verbunden ist, besitzt
eine flache obere Fläche 44 zum Zusammenwirken mit und zur
Abdichtung gegenüber dem Dichtungselement 46, welches in der
Nut 48 in der unteren Fläche 50 des oberen Scherblattes 38
angeordnet ist. Bezüglich weiterer Details der Konstruktion
des Standes der Technik wird auf das oben genannte Patent
verwiesen.
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Das erfindungsgemäß verbesserte Ausbruchventil kann denselben
Aufbau aufweisen, wie er in Figur 1 dargestellt ist, wobei
verbesserte Scherbacken 52 und 54 gegen die in der Figur 1
dargestellten Struktur ausgetauscht werden. Diese Scherbacken
52 und 54 werden in den Führungsbahnen 16 angeordnet, um sich
darin hin und her und in die Bohrung 14 bewegen zu können und
den Strang 18, welcher sich durch die Bohrung 14 im Körper 12
erstreckt, zu verschließen und abzuscheren, sowie sich aus
der Bohrung 14 in den Führungsbahnen 16 zurückzuziehen. Die
obere Scherbacke 52 umfaßt einen Körper 56 mit einem hinteren
Schlitz 58 zum Eingriff in die Verbindungsstange 26, eine Nut
60 zur Aufnahme der oberen Dichtung 40, seitliche
Ausnehmungen 62 zur Aufnahme der seitlichen Dichtungen 64, sowie ein
sich nach vorn erstreckendes Scherblatt 65, welches eine
Scherkante 66 an seinem unteren Teil mit einer flachen Fläche
68, die sich von dieser nach hinten erstreckt, aufweist. Die
Ausnehmung 70 in der Fläche 68 ist in einer Richtung
abgeschrägt, um deren Breite in Richtung der Mitte des Körpers 56
zu vermindern, wie dies am besten in Figur 2 erkennbar ist.
Die Ausnehmung 70 ist mit seitlichen Ausnehmungen 72
versehen, welche so bemessen sind, daß sie die Metallkanten 74
der Dichtungselemente 76 aufnehmen und halten können. Die
flache Fläche 80 erstreckt sich auf jeder Seite von der
Öffnung 82 im Körper 56 zur Vorderseite der Backe 52. Der
vordere Teil des oberen Scherblattes umfaßt eine in der Mitte
verjüngte konische Ausnehmung 84, die sich nach oben
erstreckt, und in Richtung nach oben einen zunehmenden
Durchmesser aufweist, sowie eine sich erweiternde Fläche 86, die
sich von der konischen Ausnehmung 84 nach jeder Seite des
Blattes 66 ausdehnt. Die abgeschrägte konische Ausnehmung 88
ist im Backenkörper 56 als Fortsetzung in der Mitte der Wand
angeordnet und dient dazu, daß obere Ende des unteren
Stranges, welches durch die Backen 52 und 54 abgeschert wurde,
aufzunehmen.
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Die untere Scherbacke 54 umfaßt den Körper 90 mit einem
hinteren Schlitz 92 zum Eingriff in die Verbindungsstange 26,
eine Nut 94 zur Aufnahme der oberen Dichtung 40, seitliche
Ausnehmungen 96 zur Aufnahme der seitlichen Dichtungen, sowie
ein sich nach vorn erstreckendes Scherblatt 100 mit einer
Scherkante 102 an seinem oberen Frontteil mit einer flachen
Fläche 104, die sich von dieser nach hinten ausdehnt. Die
flache Fläche 104 endet in einer Wand 106, welche nach oben
zur oberen Fläche des Körpers 90 verläuft, wie dies in Figur
8 erkennbar ist. Der vordere Teil des oberen Scherblattes 100
umfaßt eine zur Mitte abgeschrägte konische Ausnehmung 108,
die sich nach oben ausdehnt und in Richtung nach unten einen
zunehmenden Durchmesser aufweist, sowie eine sich erweiternde
Fläche 110, die sich von der konischen Ausnehmung 108 zur
Seite des Blattes 100 erstreckt. Die Ausnehmungen 112 sind in
jede Seite des unteren Blattes 100 eingeformt, und an ihren
Seiten weist das Blatt 100 eine bestimmte Dicke auf, so daß
es dicht in den Zwischenraum zwischen der unteren flachen
Fläche 68 des oberen Blattes 66 und der Fläche 80 an jeder
Seite der Öffnung 82 paßt. In dieser Weise ist das Blatt 100
während des Abscherens so abgestützt, daß es sich nicht
verdrehen oder schwenken kann. Dies sichert, daß die Einheiten
eine Seilbahn, die sich die Bohrung 14 des Ausbruchsventils
10 verläuft, leicht und schnell abscheren kann, selbst dann,
wenn die Seilbahn nicht gespannt ist. Wie aus Figur 6
erkennbar ist, sind die Seiten der abgeschrägten konischen Fläche
108 an der Schneidkante des unteren Blattes um 30º
abgeschrägt, sowie um 150 an dessen uiiterer Kante. Ähnliche
Abschrägungen sind in der abgeschrägten konischen Ausnehmung 84
im oberen Blatt vorgesehen. Diese zu den Ausnehmungen
führenden Schrägen oder Abwinkelungen ermöglichen, daß Rohrstränge
größeren Durchmessers aufgenommen werden können, und sie
bewirken, daß der Rohrstrang in den Ausnehmungen zentriert
wird, um zu sichern, daß er gänzlich in die Ausnehmungen
gedrückt und während des Abscherens nicht abgeflacht wird.
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Beim Abscheren eines Förderrohrstranges verursachen auch die
erfindungsgemäß verbesserten Scherbacken 52 und 54, daß das
obere Ende des abgescherten unteren strangteiles in eine
Öffnung
verformt wird, die die Form einer Acht aufweist. Dies
ist auf die abgeschrägte konische Ausnehmung 108 des unteren
Blattes und die abgeschrägte konische Ausnehmung 88 des
oberen Blattes 66 zurückzuführen. In den Figuren 10A und 10B
wird dies dargestellt, wobei Figur 10A den runden
Rohrquerschnitt eines Rohrstranges vor dem Abscheren und Figur 10B
das obere Ende des unteren Strangteiles nach dem Abscheren
zeigt. Die Seiten des Rohres wurden, wie beim Bezugszeichen
114 erkennbar ist, nach innen gedrückt, und dies verhindert,
daß das Rohr nach außen auf ein Maß abgeflacht wird, welches
viel größer als der ursprüngliche Durchmesser ist. Dies führt
auch zu einer sehr beträchtlichen Öffnung, wie dies in Figur
10B erkennbar ist.
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Forderungen der Anwender besagen, daß sie Scherbacken
benötigen, die ein Minimum von 30 % des ursprünglichen Durchflusses
innerhalb des Rohrstranges und einen Außendurchmesser des
unteren Teiles des abgescherten Rohrstranges benötigen, welcher
kleiner oder gleich dem ursprünglichen Durchmesser des
Rohrstranges ist. Das Crimpen des Rohres beim Abscheren macht ein
zusätzliches Einfahren in das Bohrloch, um den unteren Teil
des abgescherten Rohrstranges für ein Fangwerkzeug
zuzurichten, sowie die Notwendigkeit, die Scherblätter für jede
spezielle Rohrgröße zu wechseln, unnötig.
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Die erfindungsgemäß verbesserten Scherbacken können für eine
Vielzahl von Rohrstrangdurchmessern eingesetzt werden, wobei
von diesen Backen Muster zwischen 0,0444 m (1,75") über 0,058
m (2") bis 0,0605 m (2,38") abgeschert wurden und alle Rohre
wurden auf einer minimalen Abmessung quer zum Abscheren
gehalten und wiesen eine obere Öffnung auf, welche zur
Zirkulation mit einem aufgesetzten Fangwerkzeug geeignet ist.
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Die oberen und unteren Scherbacken sind in den Figuren 11 bis
21 auch in perspektivischen Ansichten dargestellt.