NO324833B1 - A gripping device. - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en gripeanordning for å gripe en rørstreng (6). Gripeanordningen omfatter løsbart gripende gripearmer (14) og en aktuator (8) for styring av det løsbare grepet til gripearmene (14). Videre er gripeanordningen (24) forflyttbart anbrakt i en vesentlig sylindrisk boring (22) i respektive gripearmer (14), slik at gripearmene (14) oppnår et i rørstrengens radielle retning fleksibelt grep om rørstrengen (6).The present invention relates to a gripping device for gripping a pipe string (6). The gripping device comprises releasably gripping gripping arms (14) and an actuator (8) for controlling the releasable grip of the gripping arms (14). Furthermore, the gripping device (24) is movably disposed in a substantially cylindrical bore (22) in the respective gripping arms (14), so that the gripping arms (14) obtain a flexible grip on the tube string (6) in the radial direction of the pipe string.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE FIELD OF THE INVENTION

Den foreliggende oppfinnelsen angår en gripeanordning for rør i samsvar med innledningen til patentkrav 1. The present invention relates to a gripping device for pipes in accordance with the introduction to patent claim 1.

KJENT TEKNIKK PRIOR ART

Det finnes en rekke innfestningsanordninger for sklisikring av rør, rørstrenger eller andre langstrakte gjenstander som har til hensikt å forhindre at gjenstanden glir i innfestningsanordningen og eventuelt mistes. Ved petroleumsboring eller petroleumsutvinning forskyves en rørstreng igjennom et kilebelte og en gripeanordning i boredekket. Kilebeltet og gripeanordningen er innrettet til å holde rørstrengen fast i vertikal retning mens rørseksjoner skrues på eller av rørstrengen. Dersom rørstrengen begynner å gli så vil gripeanordningen bli trukket nedover sammen med rørstrengen og påvirke kilebeltet til å klemme enda hardere rundt rørstrengen. Slike anordninger er for eksempel kjent gjennom norsk patent 315336 og publikasjonen WO 02/075101. There are a number of fastening devices for the slip prevention of pipes, pipe strings or other elongated objects which are intended to prevent the object from sliding in the fastening device and possibly being lost. During petroleum drilling or petroleum extraction, a pipe string is moved through a V-belt and a gripping device in the drill deck. The wedge belt and gripper are adapted to hold the pipe string firmly in a vertical direction while pipe sections are screwed onto or off the pipe string. If the pipe string starts to slide, the gripping device will be pulled down together with the pipe string and influence the V-belt to squeeze even harder around the pipe string. Such devices are known, for example, through Norwegian patent 315336 and the publication WO 02/075101.

Publikasjonen US 2,591,763 viser en sikkerhetsklemme bestående av en rekke sammenkoblede ledd med gripeinnsatser anbrakt i konisk avsmalende hulrom. Gripeinnsatsene er tilsvarende konisk avsmalende og omfatter innsatsstykker med tenner. Publication US 2,591,763 shows a safety clamp consisting of a series of interconnected links with gripping inserts located in conically tapered cavities. The gripping inserts are similarly conically tapered and include inserts with teeth.

Det er funnet en rekke ulemper ved de kjente anordningene. Dersom rørstrengen har svært lav vekt fungerer ikke gripeanordningen tilfredsstillende, og rørstrengen glir også i denne. Videre vil gripe- eller friksjonsflaten mot rørstrengen være utsatt for slitasje over tid, og skifting av denne gripeflaten er i dag en kostbar og tidkrevende operasjon. A number of disadvantages have been found with the known devices. If the pipe string has a very low weight, the gripping device does not work satisfactorily, and the pipe string also slides in it. Furthermore, the gripping or friction surface against the pipe string will be exposed to wear over time, and changing this gripping surface is today an expensive and time-consuming operation.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en gripeanordning som unngår ulempene nevnt ovenfor. The purpose of the present invention is to provide a gripping device which avoids the disadvantages mentioned above.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Den foreliggende oppfinnelsen fremgår av den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere foretrukne utførelsesformer fremgår av de uselvstendige patentkravene. The present invention appears from the characterizing part of patent claim 1. Further preferred embodiments appear from the independent patent claims.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

I det følgende vil en foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen bli beskrevet med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor: In the following, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings, where:

Fig. 1 viser et perspektivriss av en innfestningsanordning med en gripeanordning i samsvar med oppfinnelsen, hvor innfestningsanordningen inntar en første, aktivert stilling; Fig. 2 viser et sideriss av innfestningsanordningen i fig. 1; Fig. 3 viser et sideriss av innfestningsanordningen i fig. 1 i en andre, deaktivert stilling; Fig. 4a viser et perspektivriss av en gripearm hos gripeanordningen i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 4b viser et sideriss av gripearmen i fig. 4a; Fig. 4c viser et riss ovenfra av gripearmen i fig. 4a; Fig. 5a viser et riss ovenfra av gripearmen hvor innsatsstykket er i en første ytterposisjon; Fig. 5b viser et riss ovenfra av gripearmen hvor innsatsstykket er i en andre ytterposisjon; Fig. 6a viser gripeinnsatsen sett mot friksjonsflaten; Fig. 1 shows a perspective view of a fastening device with a gripping device in accordance with the invention, where the fastening device occupies a first, activated position; Fig. 2 shows a side view of the fastening device in fig. 1; Fig. 3 shows a side view of the attachment device in fig. 1 in a second, deactivated position; Fig. 4a shows a perspective view of a gripping arm of the gripping device in accordance with the invention; Fig. 4b shows a side view of the gripping arm in fig. 4a; Fig. 4c shows a top view of the gripper arm in fig. 4a; Fig. 5a shows a view from above of the gripping arm where the insert is in a first outer position; Fig. 5b shows a view from above of the gripping arm where the insert is in a second outer position; Fig. 6a shows the gripping insert seen against the friction surface;

Fig. 6b viser et perspektivriss av gripeinnsatsen; og Fig. 6b shows a perspective view of the gripping insert; and

Fig. 6c viser gripeinnsatsen sett ovenfra. Fig. 6c shows the gripping insert seen from above.

Det henvises til fig. 1-3 hvor en innfestningsanordning 1 er vist omfattende et kilebelte 2, en fundamentplate 3 for festing til boredekket 4 og en styringsanordning 5 med en gripeanordning 10. Reference is made to fig. 1-3 where an attachment device 1 is shown comprising a V-belt 2, a foundation plate 3 for attachment to the drill deck 4 and a control device 5 with a gripping device 10.

Styringsanordningen 5 omfatter en rekke dreieledd og aktuatorer som styrer funksjonen til innfestningsanordningen 1.1 en første, aktivert stilling vist i fig. 1 og 2 er kilebeltet anbrakt gripende omkring en rørstreng 6 som er ført gjennom en åpning i boredekket 4. Gripeanordningen 10 er også anbrakt gripende omkring rørstrengen 6. Dersom rørstrengen 6 nå begynner å skli nedover, vil gripeanordningen 10 bli presset i samme retningen som rørstrengen. Dette medfører igjen at kraftoverføringselementer 12 hos gripeanordningen 10 vil presse mot kilebeltet og presse kilene hos kilebeltet 2 radialt innover mot rørstrengen. Følgelig forsterkes inngrepet fra kilebeltet mot rørstrengen, og sklibevegelsen til rørstrengen vil opphøre. The control device 5 comprises a number of pivots and actuators which control the function of the fastening device 1.1 a first, activated position shown in fig. 1 and 2, the wedge belt is placed gripping around a pipe string 6 which is led through an opening in the drill deck 4. The gripping device 10 is also placed gripping around the pipe string 6. If the pipe string 6 now starts to slide downwards, the gripping device 10 will be pressed in the same direction as the pipe string . This in turn means that power transmission elements 12 of the gripping device 10 will press against the V-belt and press the wedges of the V-belt 2 radially inwards towards the pipe string. Consequently, the engagement of the V-belt against the pipe string is strengthened, and the sliding movement of the pipe string will cease.

Styringsanordningen 5 kan også styre innfestningsanordningen 1 til en andre deaktivert stilling vist i fig. 3.1 denne stillingen vil rørstrengen fritt passere gjennom åpningen i brønndekket. The control device 5 can also control the attachment device 1 to a second deactivated position shown in fig. 3.1 in this position, the pipe string will pass freely through the opening in the well casing.

Styringsanordningen 5 kan styre gripeanordningen 10 ved hjelp av to aktuatorer. En første aktuator 7 styrer gripeanordningen (horisontalt i fig. 1 og 2) henholdsvis mot og vekk fra rørstrengen 6. En andre aktuator 8 styrer den løsbare gripebevegelsen til gripeanordningen 10, det vil si bevegelsen til respektive gripearmer henholdsvis mot og vekk fra hverandre. The control device 5 can control the gripping device 10 by means of two actuators. A first actuator 7 controls the gripping device (horizontally in Fig. 1 and 2) respectively towards and away from the pipe string 6. A second actuator 8 controls the releasable gripping movement of the gripping device 10, i.e. the movement of respective gripping arms respectively towards and away from each other.

Gripeanordningen 10 i samsvar med oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til fig. 4a-c. Her vises en gripearm 14 med en første ende 16 omfattende en festeanordning 18 for festing til den andre aktuatoren 8.1 en motsatt ende 20 omfatter gripearmen fortrinnsvis en vesentlig sylindrisk boring 22 med en gripeinnsats 24, som vil bli beskrevet ytterligere i detalj nedenfor. Med "vesentlig sylindrisk" menes her at boringen 22 er sylindrisk, men det er anbrakt en åpning med en viss bredde i boringen. Denne åpningens funksjon vil fremgå av beskrivelsen nedenfor. The gripping device 10 in accordance with the invention will now be described in detail with reference to fig. 4a-c. Here is shown a gripping arm 14 with a first end 16 comprising a fastening device 18 for attachment to the second actuator 8.1 an opposite end 20, the gripping arm preferably comprises a substantially cylindrical bore 22 with a gripping insert 24, which will be described further in detail below. By "substantially cylindrical" is meant here that the bore 22 is cylindrical, but an opening with a certain width is placed in the bore. The function of this opening will be apparent from the description below.

I den andre enden 20 er det også anbrakt et kraftoverføringselement 12, hvis funksjon er nevnt ovenfor. Kraftoverføringselementet 12 rager nedover fra gripearmen 14 mot kilebeltet 2. Fortrinnsvis er det også anbrakt et forsterkningsorgan 17 for forsterkning av kraftoverføringselementet 12. A power transmission element 12, whose function is mentioned above, is also placed at the other end 20. The power transmission element 12 projects downwards from the gripper arm 14 towards the V-belt 2. Preferably, a reinforcement member 17 is also provided for strengthening the power transmission element 12.

Videre omfatter gripearmen 14 en åpning 26 for dreibar festing av denne til gripeanordningen 10. Sentralaksen til åpningen 26 utgjør altså dreieaksen for gripebevegelsen til gripeanordningen 10. Furthermore, the gripping arm 14 comprises an opening 26 for rotatably attaching it to the gripping device 10. The central axis of the opening 26 thus forms the axis of rotation for the gripping movement of the gripping device 10.

Gripeinnsatsen 24 omfatter en sylinder 30 med en ytre diameter lik den indre diameteren til den vesentlige sylindriske boringen 22, slik at sylinderen 30 kan anbringes dreibart i boringen 22 (se fig. 6b). Sylinderen 30 omfatter videre en spalte 32, fortrinnsvis i sylinderens lengderetning, som vist i fig. 4c og 6b-c. Spalten 32 har fortrinnsvis en svalehaleform formtilpasset for anbringelse av et innsatsstykke 34. Det skal bemerkes at spalten kan ha andre egnede former, slik som en T-form, eller andre passende festeanordninger mellom sylinderen 30 og gripeinnsatsen 24 kan også anvendes, eller de kan være produsert som en enhet. The gripping insert 24 comprises a cylinder 30 with an outer diameter equal to the inner diameter of the substantially cylindrical bore 22, so that the cylinder 30 can be rotatably placed in the bore 22 (see Fig. 6b). The cylinder 30 further comprises a slot 32, preferably in the longitudinal direction of the cylinder, as shown in fig. 4c and 6b-c. The slot 32 preferably has a dovetail shape adapted for the placement of an insert 34. It should be noted that the slot may have other suitable shapes, such as a T-shape, or other suitable fastening devices between the cylinder 30 and the gripping insert 24 may also be used, or they may be produced as a unit.

Innsatsstykket 34 er fortrinnsvis av et hardmetall, slik som ASTM 8620 modified. Innsatsstykket 34 omfatter en friksjonsflate med riller 36 som vist i fig. 6. Friksjonsflaten med riller 36 har fortrinnsvis en bueform tilbasset den ytre formen til rørstrengen 6 og er vendt radielt mot den utvendige flaten av rørstrengen (som vist i fig. 1 og 4a). Innsatsstykket 34 skyter videre en avstand ut fra den ytre periferien av sylinderen 30, og danner på hver side en stans 38 for gripeinnsatsens 24 dreiebevegelse i boringen 22, som vil bli beskrevet nedenfor. Det skal bemerkes at bredden til åpningen i boringen 22 er større enn bredden til innsatsstykket 24. The insert piece 34 is preferably of a hard metal, such as ASTM 8620 modified. The insert piece 34 comprises a friction surface with grooves 36 as shown in fig. 6. The friction surface with grooves 36 preferably has an arc shape based on the outer shape of the pipe string 6 and is turned radially towards the outer surface of the pipe string (as shown in Fig. 1 and 4a). The insert piece 34 further projects a distance from the outer periphery of the cylinder 30, and forms on each side a stop 38 for the gripping insert 24 to rotate in the bore 22, which will be described below. It should be noted that the width of the opening in the bore 22 is greater than the width of the insert 24.

Det henvises nå til fig. 5a hvor gripeinnsatsen 24 er vist i en første ytterposisjon, hvor den ene siden av innsatsstykket 34 ligger an mot kanten av åpningen i boringen 22.1 fig. 5b er den andre ytterposisjonen til gripeinnsatsen 24 vist, hvor den andre siden av innsatsstykket 34 ligger an mot den andre kanten av åpningen i boringen 22. Reference is now made to fig. 5a where the gripping insert 24 is shown in a first outer position, where one side of the insert piece 34 rests against the edge of the opening in the bore 22.1 fig. 5b, the second outer position of the gripping insert 24 is shown, where the other side of the insert piece 34 rests against the other edge of the opening in the bore 22.

Gripearmen 14 omfatter videre en øvre dekselplate 15 (vist i fig. 1) som danner en innelukking av gripeinnsatsen 24 i gripearmen 22 slik at gripeinnsatsen 24 er vesentlig ubevegelig i lengderetningen til boringen 22. Det er videre påført et smøremiddel for å sikre dreiebevegelsen beskrevet med henvisning til fig. 5a og 5b. The gripper arm 14 further comprises an upper cover plate 15 (shown in Fig. 1) which forms an enclosure of the gripper insert 24 in the gripper arm 22 so that the gripper insert 24 is essentially motionless in the longitudinal direction of the bore 22. A lubricant is also applied to ensure the turning movement described with reference to fig. 5a and 5b.

Med innfestningsanordningen 1 med gripeanordningen 10 i samsvar med oppfinnelsen oppnås et godt grep mot en rørstreng selv om denne har lav vekt. Fleksibiliteten som oppnås gjennom forflyttbarheten eller dreibarheten til gripeinnsatsen 24 i forhold til gripearmen 14 sørger for en optimal vinkel for friksjonsflaten mot rørstrengen, det vil si at friksjonsflatens kontakt mot rørstrengen er så stor som mulig også når rørstrengen er i bevegelse eller er usentrert i forhold til kilebeltet. Likeledes oppnås en enkel utskiftning av gripeinnsatsen 24, vet at kun dekselplaten 15 behøver fjernes. With the fastening device 1 with the gripping device 10 in accordance with the invention, a good grip on a pipe string is achieved even if it has a low weight. The flexibility achieved through the mobility or rotatability of the gripping insert 24 in relation to the gripping arm 14 ensures an optimal angle for the friction surface against the pipe string, that is to say that the contact of the friction surface with the pipe string is as large as possible even when the pipe string is in motion or is off-center in relation to V-belt. Likewise, a simple replacement of the gripping insert 24 is achieved, knowing that only the cover plate 15 needs to be removed.

Claims (6)

1. Gripeanordning for å gripe og holde en rørstreng (6) i vertikal retning, omfattende løsbare gripende gripearmer (14) og en aktuator (8) for styring av det løsbare grepet til gripearmene (14), karakterisert ved at gripeanordningen (10) videre omfatter en gripeinnsats (24) dreibart anbrakt i en vesentlig sylindrisk boring (22) i respektive gripearmer (14), slik at gripearmene (14) oppnår et i rørstrengens radielle retning fleksibelt grep om rørstrengen (6), og hvor gripeinnsatsen (24) omfatter en sylinder (30) med en spalte (32), hvor det i spalten er anbrakt et innsatsstykke (34) for inngrep mot rørstrengen (6).1. Gripper device for gripping and holding a pipe string (6) in a vertical direction, comprising releasable gripping gripper arms (14) and an actuator (8) for controlling the releasable grip of the gripper arms (14), characterized in that the gripping device (10) further comprises a gripping insert (24) rotatably placed in a substantially cylindrical bore (22) in respective gripping arms (14), so that the gripping arms (14) achieve a flexible grip on the tube string (6) in the radial direction of the pipe string , and where the gripping insert (24) comprises a cylinder (30) with a slot (32), where an insert piece (34) is placed in the slot for engaging the pipe string (6). 2. Gripeanordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at innsatsstykket (34) omfatter en friksjonsflate, eksempelvis med riller (36).2. Grip device in accordance with patent claim 1, characterized in that the insert (34) comprises a friction surface, for example with grooves (36). 3. Gripeanordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at friksjonsflaten har en bueform, tilpasset den ytre formen til rørstrengen (6).3. Grip device in accordance with patent claim 1, characterized in that the friction surface has an arc shape, adapted to the outer shape of the pipe string (6). 4. Gripeanordning i samsvar med ett av patentkravene ovenfor, karakterisert ved at innsatsstykket (34) er dannet av et hardmetall ASTM 8620 (modified).4. Grip device in accordance with one of the patent claims above, characterized in that the insert (34) is formed from a hard metal ASTM 8620 (modified). 5. Gripeanordning i samsvar med ett av patentkravene ovenfor, karakterisert ved at spalten (32) har en sval ehaleform.5. Grip device in accordance with one of the patent claims above, characterized in that the slot (32) has a cool e-tail shape. 6. Gripeanordning i samsvar med ett av patentkravene ovenfor, karakterisert ved at innsatstykket (34) skyter en avstand frem fra den ytre periferien til sylinderen (30), og således danner en stans for gripeinnsatsens (24) dreiing.6. Gripping device in accordance with one of the patent claims above, characterized in that the insert thickness (34) projects a distance forward from the outer periphery of the cylinder (30), and thus forms a stop for the gripping insert (24) to rotate.