JPS591879B2 - さく井デリツク用流体ラム装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、さく井の分野に関し、特に、例えば油井の如
き深井戸の回転掘さくに用いられるデリック（やぐら）
の改良に係るものである。

かかるデリックは、摺動ピストンまたはラムを備えたシ
リンダを高圧流体でもって作動させ、このシリンダが、
さく井パイプ部分、すなわち、＝続きのさく井パイプ全
部を上下動させるための動力を加える手段となっている
新しいタイプのものである。

周知のように、初期のデリックはウィンチのドラムに巻
付きまたは繰出されるケーブルでもって作動していた。

近年、流体シリンダ技術の発達につれ、これら技術がさ
く井デリックの分野に利点があることが見出され始めた
。

そこで、デリックの部品または他の機構部分、例えば回
転旋回１駆動装置の如き部品を持上げかつ下降させるた
めに、互いに平行に配置した流体シリンダを使用する例
が多くなった。

大抵の場合、シリンダ（および内蔵するラム）は比較的
短かく、最大伸長時で直径対長さの比率は、シリンダと
ラムとの組立体が座屈を起さない程度に小さくなってい
る。

長目のシリンダおよびラムを使用した少数の例では、案
内装置が設けられていて、ラムが伸長して不安定な域に
入ると、シリンダまたはラムの周囲に係止し、かかる係
止手段によって座屈を防止するようになっている。

共通の荷重（例えば、単独の流れ制御弁を通じ単独の圧
力流体源を使用して、一続きのさく井パイプおよび一続
きのさく井パイプの上部にある動力旋回装置を持上げる
さいの荷重）に対し、平行に作動する複数の長目のラム
−シリンダを使用した場合起り勝ちな問題は、平行ラム
間の相対的な摩擦または抵抗の些少な変化によって、高
い摩擦をもったラムが摩擦の低いラムから遅れるように
なることである。

かかる遅れによって、共通の荷重に個々のシリンダ動力
を伝達しているクロスヘッド装置を曲げたりまたは整列
状態からたわませたりし、また、次いでデリック装置の
補助部分に過度な荷重または摩擦を加え、結局は摺動部
分を急速に損傷させることになる。

一方のラムが他方のラムから遅れていることを感知する
感知装置を設けて、遅れているシリンダに対する流体の
供給を増大するように個々の圧力流体制御弁を作動する
信号を作り出すことは知られている。

しかしながら、かかる制御は大して効果はなくまたその
保守に費用がかかりすぎる。

本発明の主たる目的は、１対のラムのうち一方のラムの
遅れによって荷重が他方のラムに移され、これにより遅
れを生じさせる摩擦寸たは抵抗を相殺し、遅れているラ
ムをその組合ったラムに追いつかせることができるよう
にした自己補償形のクロスへラドビームてこ装置を提供
することにある。

本発明の他の目的は、外部の遅れ感知装置、制御装置お
よび流体配分装置の必要を取除くことにある。

本発明の他の目的は、簡単かつ装置な方法でもって、遅
れの感知とこの補正を直ちに比例的にかつ自動的に行う
ことにある。

本発明の装置は、平行した流体ラムの軸線に平行かつ中
心の経路に沿って並進するように抑制されているキャリ
ッジに中央で枢着したクロスへラドビーム装置を設け、
このビーム装置が流体ラムを橋絡しかつラムの頭部に並
置した凸状の転動−滑動面を担持し、ビームピボットが
ラムの頭部を相互連絡するラインを越えてラムの伸長方
向に配置されている。

実施例において、垂直位置に直立せるさく井デリックの
フレーム構造は井戸の中心線に隣接しかつこれに平行し
た面を備えている。

この面上に設けた垂直な軌道が、キャリッジを垂直方向
に並進させるように、ローラ上に案内する装置となって
いる。

キャリッジにはビームピボットピンが設けられ、このピ
ンの水平軸線が井戸の中心線と交差している。

フレーム構造の面に隣接して井戸中心線の両側に等しい
間隔をあけて少なくとも１対のシリンダおよびラムから
なる各シリンダおよびラム装置が設けられ、シリンダお
よびラム装置は直立しており、ラムの頭部が最上方にあ
る。

クロスへラドビームがラムの頭部を橋絡し、かつ、ビー
ムピボットピンに枢着されている。

このクロスへラドビームの下面には各ラムの頭部に並置
してラムが当接する凸面が設けられている。

この凸面の曲率中心はクロスへラドビームのピボット点
かまたはその上方に配置しなければならない。

ピボット点の下方で井戸の中心線から等間隔をおいて、
支柱ピボットピンが設けられ、このピンに対し引張支柱
の上方端部がピン止めされている。

引張支柱の下方端部はワークビームに接続し、このワー
クビームから短長のケーブルが懸垂し、次いでケーブル
から従来の動力旋回装置または滑り装置を収納するよう
に構成したサドルが懸垂されている。

このサドルはデリック面に平行かつ水平に伸長し、その
両端部にデリック面の下方部分にある軌道と係合するロ
ーラの組を担持したトルク管を設け、これにより動力旋
回装置の逆トルクがデリックフレームに伝達されるよう
になっている。

さて図面を参照すれば、第３図イおよび口は本発明を適
用したさく井デリックの正面および側面を示している。

図示のように、デリックは、概ね矩形断面の直立せる単
一のトラスつまりフレーム構造３を有している。

トラス３は矩形断面の四隅に各１つ、また背面（井戸の
垂直中心線から離れた側）の中心に１つ、合計５つの脚
を有しているこれら脚は通常の剛直文構造を構成する水
平および斜めのアングル材により相互に連結されている
井戸の垂直中心線に向いたデリックの側面は、この側面
上の脚が井戸の垂直中ノー腺を殆んど橋絡するように内
側に寄っていることが好ましい。

さらに好ましくは、トラス３が２つの部分つまり下方の
固定トラスと、この固定トラス内に差込まれる上方のト
ラス（図には別々に示されていな鴇）とからなり、井戸
の敷地にデリックを初期に設置する際、上方のトラスを
任意所望の高さまで引伸すことができる。

トラス３の底端部は図示のように基礎１に取付けられる
。

しかしこの基礎゛１は適当な車輛に取付けた上下動およ
び傾動装置の１部であってもよい。

第１図および第２図において、井戸の垂直中心線に向い
たトラス３の表面には軌条２０が取付けられている。

この軌条２０は後述するクロスへラドビームを担持し、
かつ、垂直方向に移動させる装置となっている。

トラス３の表面に隣接して２組の直立せる流体シリンダ
５および６が底部ヘッド２の上方に取付けられ、これら
シリンダはそれぞれ２組のラム７および８を収納してい
る。

すべてのシリンダの中心線は井戸の中ノー腺と同じ平面
にあることが好ましく、この平面はデリックトラス３の
表面の平面と平行となっている。

各組のシリンダおよヒラムは井戸の中心線から等距離と
なっている。

シリンダには流体貯蔵装置およびポンプ装置からの配管
並びに制御弁（すべて図示されていない。

）を通じて従来方法で圧力流体が供給される。

図に示す２組のシリンダおよびラムのうち、１組のシリ
ンダ５およびラム７は他の組のシリンダ６およびラム８
よりも大径となっている。

これによりその作用に融通性が得られる。

すなわち、小径のシリンダに所定流量および所定圧力の
流体を供給するとその結果比較的速いラムの伸長動作が
生じ、他方同じ流量および圧力の流体を大径のシリンダ
に供給するとその大きな容量およびラム断面積でもって
より遅いラムの運動を生ずるが、ただしより大きな荷重
を持上げることができる。

各組のシリンダはその長さに沿ったいくつかの個所でデ
リックの表面に取付けられる。

代表的な径１６．５ （７７７２（６、５インチ）、長
さ１２．８７７Ｚ（４２フイート）のシリンダに対し、
端部取付部に加え２個所か３個所の等間隔の中間位置に
ある取付部によって、荷重によるシリンダの座屈を阻止
することができる。

ラムの伸長部分も荷重による座屈から阻止しなければな
らず、これに必要な支持体は中間のラム案内９により与
えられ、このラム案内９は軌条２０上を垂直方向に移動
するようにローラ（図示されていない）に取付けられ、
かつ、ラムが十分伸長した際、ラム伸長部の中間点にあ
る装置（図示されていない。

）により位置決めされている。かかる後者の装置は、上
方のラム案内１０の底部から下方のラム案内９まで下向
きに伸長する１対のケーブルまたは引張棒の如き簡単な
ものである。

かかるケーブルはラムの全伸長部の半分の長さとなって
いる。

デリックのフレーム構造の表面に取付けた軌条２０は、
各種の形態をもつことができ、要は後述するピントロリ
ーフレーム構造が垂直方向に自由に転勤できるが水平面
の運動をしないようにすることである。

便利な形態として、軌道２０は標準のみそ形鋼から作ら
れ、デリックトラス３の表面上で互に対面して垂直に取
付けられかつ互にまた井戸の中心線に平行となっている
。

ピントロリーといわれているキャリッジは、デリックト
ラスの表面に隣接したローラ１８および１９と共に軌条
２０土に担持されている。

ビントロリーは水平横断部材１６と垂直走行部材１７と
を備えた概ね平担な矩形の構造体である。

垂直走行部材１７は標準の山形鋼からなるもので、垂直
走行部材１７０山形鋼の一辺が軌条２０の開口内部に隣
接し、かつ、２組以上のローラ１９を担持する。

これらローラ１９は軌条２０のみその内面に支持される
ように配置されている。

垂直走行部材１７の山形鋼の他辺は隣接する軌条２０の
みぞの縁部に平行に配置され、かつ、この縁部から十分
伸長している。

そのため、この他辺に枢着した第２組のローラ１８が軌
条２０のみその外面に支持されるようになっている。

かかるローラの配置により、ビントロリーは軌条上を垂
直に転勤することができるが、水平運動は抑制されてい
る。

水平横断部材１６に取付けたビームピボットピン１２は
井戸の中ノー腺に交差しかつデリック表面に垂直な水平
中心線をもっている。

ビントロリーの下面を横断して上方ラム案内１０が取付
けられている。

その目的は、ラム７および８の上端をラム自体の中心線
に正確に整列保持することである。

ラム案内１０は方形鋼管から扁平なＭ状に作られ、扁平
Ｍ状部の外方アーム部分はラム端部を案内するローラ３
５をもった孔と、引張棒または支柱１４が下向きに貫通
する１対の細長い孔とが設けられている。

扁平Ｍ状部の中央部分はさく井パイプの中心線の背後に
位置し、そのためさく井パイプはサドル２８（第４図）
に懸垂した動力旋回装置以外の機構の如何なる部分をも
貫通することはない。

クロスヘッドビーム１１は上方ラム案内１０と同様に作
られ、ラムの端部を被って外方に伸長すル扁平なＭ形状
となっている。

クロスヘッドビーム１１はピボット板１１ａおよび１１
ｂを有している。

これらピボット板は、一体部分としてビーム１１の中心
部を上方に伸長しかつビーム１１がビームピボットピン
１２から懸垂されるピボット孔が設けられている。

前面のピボット板１１ａのみが第１図および第２図に示
されており、後面のピボット板１１ｂは第３図口に示さ
れている。

クロスへラドビーム１１は、後述する力に応答してビー
ムピボットピン１２のまわりで自由に揺動するようにな
っている。

クロスへラドビーム１１の下面はいくつかの凸状（望ま
しくは球状）の転動−滑動支持面１３となっており、各
支持面１３は各ラムの上方で心出しされるようになって
いる。

凸状支持面１３の曲率中心はピボットピン１２の中心線
上またはその上方に位置している。

クロスへラドビーム１１は２つの支柱ピボットピン１５
を保持している。

これらピン１５の中心線は下方水平面でビームピボット
ピン１２の中心線と平行している。

ピン１５は引張支柱１４の上方端部を支持し、また、引
張支柱１４はラム案内１０の長孔を下向きに貫通しかつ
動力旋回装置用サドル２８に、第４図に示すように、取
付けられる。

こうして動力旋回（または滑り）装置および旋回装置の
爪に把持されたさく井パイプの重量がクロスへラドビー
ム１１の下方で引張支柱１４により懸垂されている。

ラム７および８０頭部と凸状支持面１３との接触領域に
おける側方スラストを克服するために、これらラムの頭
部に僅かな凹面を設けることが望ましいことが判明した
。

この凹面は接触領域にあって凸状支持面１３の曲率半径
よりもいくらか大きな曲率半径をもっている。

凸状支持面１３に対するラム頭部の動きにより、転勤と
滑動の組合せ運動、（以下、転動−滑動と称す丸）動き
が導入される。

摩擦を最小にするため、両面間の潤滑が望！しく、かか
る潤滑はモリブデン二酸化物を透浸した多孔性金属の如
き自動給油材料を使用することによって得られる。

経験によれば、旋回装置や滑り装置により、風により、
また全系統の各種機械素子により、デリック構造にはか
なりな量の振動が惹き起こされるものである。

かかる振動の効果を最小にするために、クロスへラドビ
ーム１１とピントロリーの横断部材１６との間の空間に
１対の緩衝器３１が取付けである。

さらに衝撃を緩和するためにクロスへラドビーム１１の
上側と垂直走行部材１１の上方隅部に取付けたクリップ
との間に１対のつる巻きばね３０が挿入される。

第４図は、引張支柱１４の下方端部に取付けた機構の詳
細を示す。

上方部分はワークビーム２２であって、ラム案内１０と
同様に扁平なＭ形状となっている。

ビーム２２の外方端部分は引張支柱１４を遊合するに足
る孔をもっている。

ワークビーム２２はつる巻きばね２３上で引張支柱１４
の下方端部からやや上方に保持され、また、ばね２３は
引張支柱の下方端部を取巻きかつ支柱端部近くの円周み
ぞに嵌入したスナップワッシャ２４により保持されてい
る。

ワークビーム２２の中心部はノツチを有し、このノツチ
はさく井パイプがノツチ内にあって井戸の中心線上に位
置するに足る深さとなっている。

ワークビーム２２のノツチと外方端部間にピンが設けら
れ、これらピンから短長のケーブル２５が懸垂している
。

これらケーブル２５の下方端部はサドル２８内にピン止
めされ、サドル２８の上方縁部はさく井パイプを取付け
ている通常の動力旋回装置または滑り装置の外方アーム
部がはまるようにみそが付されている。

さく井パイプの回転に際し、動力旋回装置の力はサドル
２８に相等しくかつ対向した回転力を生ずる。

この力はサドル２８を通じトルク管２６に伝達される。

これらトルク管の両端はローラ２γを支持する板となっ
ている。

これらローラ２７はデリックトラス３の前面下方隅部に
取付けた軌条２１に係合している。

上方のデリック部分が下方のデリック部分に差込まれて
いる通常の状況（図示されてない）では、軌条２１は軌
条２０と同じものではない。

さて、本発明の装置の動作を説明するに当り、動力旋回
装置とこの旋回装置の爪に保持されたさく井パイプとか
らなる荷重を井戸から持上げること、およびこの持上げ
に小径のラム８から得られる力を使用するものと仮定す
る。

流体系統（図示されてない）から単一の制御弁を通じて
シリンダ６に圧力流体が供給される。

ラム８は、シリンダ６から伸長する際、ラム案内９およ
び１０を通過して凸状の支持面１３と接触する。

これら支持面１３に加えられるラムの力によってクロス
へラドビーム１１および支柱ピボットピン１５が持上が
る。

ピン１５は支柱１４の上方端部を持上げ、順次、動力旋
回装置およびｇ＜井パイプが持上がる。

本発明の特徴は、ラムによって起るむらのある持上げ動
作を防止する構造およびその機能にある。

ラムがシリンダから突出するパツキン押えの個所におけ
るラム摩擦の些少の差異、個々のシリンダに対する圧力
流体の僅かに不均一な分配、風、むらのある基礎に起因
するデリックの僅かな傾動、または他の要因によって、
１対のラムのうち一方のラムが他方のラムよりもより迅
速に伸長することがあり、本発明はかかる状況を自動的
に克服するようにしたものである。

図における左方のラム８が右方のラム８よりも先に前進
したと仮定する。

この前進によりクロスへラドビーム１１の左方端部が持
上がる。

凸状の支持面１３０曲率中心はピン１２の中心線上また
はその上方にありかつラムの端部は上方ラム案内１００
案内孔に保持されているから、ピボットピン１２を中心
とするラム力のてこ長さが僅かに減少する。

しかしながら、クロスへラドビーム１１の左方端部の上
昇によって左方の引張支柱１４がそのピボットピン１５
の個所で持上がる傾向がある。

支柱ピボットピン１５は、持上がる際、ビームピボット
ピン１２を中心として左方へ外方に回動し、ビームピボ
ットピン１２を中心とする左方の引張支柱１４のてこ長
さは増大する。

同時に、右側では逆のことが起り、右方の引張支柱のて
こ長さが減少する一方、右方のラム力のてこ長さは増大
する。

この結果、両引張支柱によって支持された荷重はより迅
速に前進する傾向のあるラムに向かって移され、この移
動は荷重の再配分によって個々のラムの前進が平均化す
るまで起る。

部品間の実際的相互関係について、ラムの動作を分析し
たところ、転動−滑動支持面の曲率中心をビームピボッ
トピン１２と同じ高さに配置して、（クロスへラドビー
ムが中立の水平位置にあるとき）、支柱ピボットピン１
５をビームピボットピン１２に結ぶ線と井戸中心線との
なす角度４５度が大抵のむらのあるラム動作に対し適切
であるこトカ判った。

井戸中ノー腺から支柱ピボットピン１５に対する角度が
大きくなれば、クロスへラドビームが傾動する際、てこ
長さＱ変化が小さく、また角度が小さいと、変化が大き
い。

転動−滑動支持面１３０曲率中心がビームピボットピン
１２の上方にあるときは、てこ長さの大きな変化をもた
らす。

本発明の好ましい形態においては、いくつかのシリンダ
およびラムの中心線および引張支柱の中心線はすべて井
戸中心線と同じ直立面に位置しており、かかる配置によ
って最も簡単で効果的な装置設計にすることができる。

しかしながら、本発明の原理は異なった平面に位置する
場合でも適用し得るものである。

また、転動−滑動支持面１３は好ましいものであるが、
変形例として、ビームピボットピンと同じ高さまたはこ
れより上方に曲率中心をもった支持面に完全なローラを
使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体ラム装置の下側からみた斜視図。 第２図は第１図の流体ラム装置の側方からみた斜視図。 第３図イは本発明の流体ラム装置を担持したさく井デリ
ックの正面図。 第３図口は同側面図。 第４図はデリックの底部にあるサドルの斜視図。 ３・・・・・・トラス、５，６・・・・・・シリンダ、
７，８・・・・・・ラム、９，１０・・・・・・ラム案
内、１１・・・・・・クロスへラドビーム、１２・・・
・・・ビームピボットピン、１３・・・・・・凸状担持
面、１４・・・・・・引張支柱、１５・・・・・・支柱
ピボットピン、１６，１７・・・・・・ピントロリーキ
ャリッジ、１８，１９・・・・・・転動装置ローラ）、
２０・・・・・・軌条、２２・・・・・・ビーム、２５
・・・・・・可撓性ケーブル、２７・・・・・・転勤素
子、２８・・・・・・サドル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対にして平行に配置した力発生用ラムを使用した流
   体ラム装置において、ラムの頭部からの力を合わせてこ
   れを力利用装置に伝達するクロスヘッド構造がラムの軸
   線に平行な経路に沿ってのみ並進するように規制された
   ビントロリーと、１対のラムの軸線間に位置決めされか
   つこれら軸線を通る平面に直角な中心線を有してビント
   ロリーに保持されたピボットピンと、該ピボットピンに
   枢着されかつラムからの力を受入れるようにラムを橋絡
   しているクロスへラドビームとからなり、前記力利用装
   置がクロスヘッド構造に取付けられ、各ラムからの力が
   クロスへラドビームに設けた転勤−滑動凸面上に受入れ
   られ、該凸面がラムの頭部とピボットピンとの間に配置
   されてなる流体ラム装置。 ２ 前記ラムは軌条を支持したフレーム構造に取付けら
   れ、該軌条はラムの軸線に平行し、前記ビントロリーに
   は軌条と係合しかつ軌条に沿ってビントロリーを並進さ
   せる転勤装置が設けられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の流体ラム装置。 ３ 前記クロスへラドビームに設けた凸面が並置したラ
   ムの頭部に設けた凹所に収容されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の流体ラム装置。 ４ 前記力利用装置が少なくとも１つの引張支柱を備え
   、該引張支柱の一端部がクロスヘッド構造に取付けられ
   、また、他端部が遠隔の荷重に取付けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の流体ラム装置
   。 ５１対の引張支柱がラムの軸線にほぼ平行にかつこれら
   軸線間に配置され、各引張支柱は前記クロスへラドビー
   ムに設けた２つの係留点のおのおのにその一端でピン止
   めされ、これら係留点はピボットピンから等間隔となっ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
   流体ラム装置。 ６１対の引張支柱の他端部はこれら他端部に取付けたビ
   ームにより橋絡され、このビームが合成ラム力を前記力
   利用装置に伝達することを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載の流体ラム装置。 ７ 可撓性手段がビームからの力を前記力利用装置に伝
   達することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   流体ラム装置。 ８ 前記力利用装置が荷重を支持するように形状付けら
   れたサドル装置からなることをＷｅとした特許請求の範
   囲第７項に記載の流体ラム装置。 ９ 前記サドル装置が転勤素子を備え、これら転勤素子
   と連結するようにした軌条がラムの軸線と平行してフレ
   ーム構造に取付けられ、これにより前記軌条に沿ったサ
   ドルの直線的並進運動がラムの作動によってなされるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載
   の流体ラム装置。 １０ 前記クロスへラドビームに設けた凸面の曲車中心
   点がピボットピンの中心線からラム頭部を結ぶ直線まで
   の距離に少なくとも等しい距離だけラム頭部から隔って
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の流
   体ラム装置。 １１ 前記クロスへラドビームに設けた係留点間を結
   ぶ直線がピボットピンからラム頭部を結ぶ直線までの距
   離より小さな距離だけピボットピンかう隔っていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の流体ラム
   装置。 １２ 動力旋回装置、動力滑り装置および一続きのさく
   井パイプを垂直な井戸中心線に沿って持上げるための流
   体ラム装置を使用し、井戸中心線に隣接してこれに平行
   した面をもったフレーム構造を有するさく井デリック装
   置であって、井戸中心線に平行してフレーム構造の面に
   設けた軌条と、該軌条上を走行しかつ垂直な並進運動に
   制限されたピントロリーと、井戸中心線と交差する水平
   な中心線をもって前記ビントロリーに支持されたビーム
   ピボットピンと、 ラム、ラム頭部、井戸中心線と平行したラム中心線を有
   する少なくとも１対の同様な流体シリンダを備え、各ラ
   ム中心線が井戸中心線から等距離にあり、ラムを垂直運
   動させるように流体シリンダがデリック面に隣接して取
   付けられている流体ラム装置と、ビームピボットピンに
   枢着されかつラムを橋絡しているクロスへラドビームと
   、該クロスへラドビームに支持され、各ラムに対面して
   いて、その転動−滑動中心点がビームピボットピンの中
   心線に少なくとも等しい高さにある凸状の転動−滑動支
   持面と、前記クロスへラドビームに支持され、ビームピ
   ボットピンおよび転動−滑動中心点よりも低い高さにあ
   ってビームピボットピンに平行した中心線を有し、これ
   ら中心線が最内力の対のラム間で井戸中心線から等間隔
   にある２つの支柱ピボットピンとからなり、前記支柱ピ
   ボットピンが下向きに伸びている２本の垂直な引張支柱
   と、動力旋回装置、動力滑り装置および一続きのさく井
   パイプを支持する力利用装置とを支持していることを特
   徴としたさく井デリック装置。