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Dokumentenidentifikation DE60007653T2 23.12.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001224378
Titel HANDHABUNGSEINRICHTUNG FÜR EINE LAST
Anmelder Noord, Jan, Ubbena, NL
Erfinder Noord, Jan, 9492 TA Ubbena, NL
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60007653
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.10.2000
EP-Aktenzeichen 009780966
WO-Anmeldetag 18.10.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/NL00/00753
WO-Veröffentlichungsnummer 0129365
WO-Veröffentlichungsdatum 26.04.2001
EP-Offenlegungsdatum 24.07.2002
EP date of grant 07.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.12.2004
IPC-Hauptklasse E21B 19/08
IPC-Nebenklasse B66C 13/16   

Beschreibung[de]

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.

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.

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.

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.

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.

Ferner betrifft US-A-5.474.142 die Anwendung von pneumatischen Einrichtungen zum Steuern des Gewichts auf einer Bohrkrone in einem automatischen Bohrsystem.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Erfindung wird auf der Basis einer ihrer Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung nachfolgende weiter erläutert, in der:

1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Bohrturms mit einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ein Detail der Art und Weise zeigt, wobei Bohrrohre in dem Bohrturm aus 1 gegenseitig verbunden sind, um eine Rohrsäule auszubilden;

3 eine schematische Darstellung eines Teils einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

4 eine schematische Ansicht von einer im Wesentlichen ganzen Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

5 eine Querschnittsdarstellung einer Komponente der Einrichtung zeigt, die in 4 gezeigt ist; und

6 zeigt ein Detail der Komponente aus 5 in einer ersten Betriebssituation der Komponente.

1 zeigt einen Bohrturm 1, in den eine Einrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Einstellung des Überlaufdrucks an den Reiheventilen 21 findet durch Einstellen der Federkraft der Reiheventile statt.

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.

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.

5 zeigt in Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Steuerventils 13 und 6 zeigt eine Ansicht dieses Steuerventils 13 in einer dessen Schiebeposition.

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 2529 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 2527 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.

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.

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.

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.

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.


Anspruch[de]
  1. Einrichtung (1) zum Handhaben der Höhe und insbesondere des Absetzens einer Last, welche Einrichtung aufweist:

    – eine Aufhängung (4) auf einer Hebeeinrichtung, welche Aufhängung einen Antrieb (18) aufweist, mit welchem Antrieb die Last in der Höhe gehandhabt 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 ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Wiegeeinrichtung einen Hydraulikwiegezylinder (9) aufweist und der Speicher einen Hydraulikakkumulator (14) aufweist, der wenigstens in etwa linear in einem Bereich der Betriebsdrücke ist.
  2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Hydraulikakkumulator (14) eine flexible Leitung aufweist, wie zum Beispiel einen Hydraulikschlauch.
  3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Vergleichsmittel ein steuerbares Verschlussventil (15) aufweist, das in einer Linie zwischen dem Wiegezylinder und dem Akkumulator angeordnet ist und das während des Bestimmens des Anfangswerts geöffnet ist und während des Vergleichens geschlossen ist.
  4. Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Vergleichsmittel ein Steuerventil (13) aufweist, das an einer Seite einen ersten Aktuator (17), der mit der Wiegeeinrichtung verbunden ist, und an der anderen einen zweiten Aktuator (17) hat, der mit dem Speicher verbunden ist, und die Aktuatoren einander entgegengesetzt an dem Steuerventil in der Schieberichtung des Steuerventils angeordnet sind.
  5. Einrichtung gemäß Anspruch 1 und 4, wobei die Aktuatoren (17) des Steuerventils hydraulisch sind und jeweils direkt mit dem Wiegezylinder (9) und dem Akkumulator (14) verbunden sind.
  6. Einrichtung gemäß Ansprüchen 3, 4 und 5, wobei das Verschlussventil (15) parallel über dem Steuerventil in der Linie zwischen dem Wiegezylinder und dem Akkumulator angeordnet ist.
  7. Einrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Steuerventil (13) einen Steuerkolben (23) aufweist, der an beiden Seiten zwischen flexiblen Membranen (31) in einen Steuerzylinder eingeschlossen ist, und die Aktuatoren zwei offene Verbindungen (37) jeweils zu dem Wiegezylinder und dem Akkumulator aufweisen, die auf die Membranen wirken, wobei der Antrieb in Abhängigkeit von Druckunterschied über dem Steuerventil (13) und Verbindungen zum hierin Öffnen energetisiert werden kann.
  8. Einrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Verbindung zum Öffnen eine Leitung zu einer Steuerung aufweist, die mit dem Antrieb verbunden ist.
  9. Einrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Leitung zum Öffnen und die Steuerung pneumatisch sind.
  10. Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Antrieb einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder (11) aufweist mit wenigstens einer Quelle von Medium unter Druck zum selektiven Verbinden mit wenigstens einer der Verbindungen des Zylinders, der einer Bewegungsrichtung assoziiert ist.
  11. Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Quelle von Medium (19) unter Druck steuerbar ist und mit dem Vergleichsmittel verbunden ist.
  12. Einrichtung gemäß Anspruch 10, wobei zwischen der Quelle von Medium (19) unter Druck und dem doppelt wirkenden Zylinder (11) ein Sequenzventil als Überlauf angeordnet ist.
  13. Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Vergleichsmittel ein Immobilisierungsmittel aufweist, das wenigstens während des Versatzes der Last durch die Hebeeinrichtung energetisiert ist.
  14. Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Speicher (14) eingerichtet ist darin ein Gewicht zu halten, das durch eine vorbestimmte Größe erniedrigt ist.
  15. Einrichtung gemäß Ansprüchen 1 und 14, wobei der Speicher einen Druckverstärker aufweist, der mit dem Akkumulator verbunden ist.
  16. Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die vorbestimmte Größe, durch die das Gewicht abzusenken ist, einer erwünschten und/oder zulässigen Kontaktkraft während des Bewegens oder Absetzens der Last entspricht.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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