TORQUE LIMITING HYDRAULIC CIRCUIT

Abstract: 1. Switch and control arrangement for working equipment (12) actuatable by flowing working medium, in particular for operation of screw clamps for screwing pump rods, inner- and conveying tubes in the drilling industry, in which a power element (10) with two connections (13, 14) on the downstream side is connected to the supply (11) of the working medium, one connection (13) of the power element (10) on the downstream side being connected to a tank return line (34), the other (14) being connected to a control part for controlling the opening cross-section of the tankside connection, characterised in that the connection (14) of the power element (10) leading to the control part for controlling the opening cross-section of the tank-side connection is connected in addition to a control block, connected with the tank return line (34), said block consisting. of an electro-magnetic valve (31) and a bypass line, for the electro-magnetic valve (31), closable by a hydraulic cut-off valve (32).

Description: Schalt- und SCeuereinrichtung für strömende Arbeitsmittel Die Erfindung betrifft eine Schalt- und Steuereinrichtung für durch strömende Arbeitsmittl betätigbare Arbeitsgeräte, insbesondere für den Betrieb von Verschraubzangen zum Verschrauben von Pumpgestängen, Futter- und Förderrohren der Bohrindustrie, bei welcher ein mit zwei abströmseitigen Anschlüssen ausgerüstetes Leistungsteil mit dem Vorlauf des Arbeitsmittels verbunden ist, wobei ein Anschluss des Leistungsteils mit einer Tankrückführleitung, der andere mit einem Steuerteil zur Steuerung des Öffnungsquerschnittes des tankseitigen Anschlusses verbunden ist, nach Patent ...(Patentanmeldung P 33 OO 034.4). Es ist bekannt, die Verschraubung von Rohrverbindungen elektronisch zu überwachen. Hierbei wird die Umdrehungszahl des einzuschraubenden Rohres abgefragt und mit den Daten des Drehmomentanstiegs verknüpft. Ein solches System ist in der Praxis als JAM-System geläufig. Die Bezeichnung ist lediglich eine Abkürzung der englischen Bezeichnung "Joint Analyzed Make-up". Nach dem erreichen einer vorgegebenen Umdrehungsanzahl der Verbindung muss auch ein zugehöriges Drehmoment angezeigt werden. Beide Werte liegen innerhalb entsprechender Toleranzfelder, die durch einen Rechner miteinander verknüpft sind. Sobald die Messfelder zu einer Überdeckung kommen, wird die Verschraubung von der Steuerung als "gut" registriert und das Verschraubgerät schlagartig stillgesetzt. Hierzu steuert das JAM-Gerät ein Elektromagnetventil an, welches als Vorsteuerung für das Schaltventil dient. Beide Ventile wurden bisher extern zwischen die Versorgungsleitungen gebaut und schalteten die Zulaufseite (P) vor dem Verschraubgerät auf den Rücklauf (T). Die Ventilgrösse entspricht dem Durchlauf und ist deshalb gross und entsprechend schwer. Auch die zugehörigen Anschlussteile für das Einfügen der Ventile in den Kreislauf haben ein erhebliches Bauvolumen. Damit das elektrische Signal des JAM-Gerätes das Verschraubgerät mit hinreichender Toleranz zum Stillstand bringen konnte, war es notwendig, bei einem Drehmomentanstieg das Verschraubgerät sehr langsam weiterdrehen zu lassen. Dazu reduzierte die Bedienungsperson den Zufluss zum Motor an einem Handhebelventil. Eine zu späte Reaktion der Bedienungsperson bewirkte jedoch durch die damit verbundene Drehmomentüberschreitung eine Fehlverbindung. Die handelsüblichen Ventilkombinationen sind für diese Einsatzfälle zu träge und setzen das Elektrosignal zu langsam in hydraulische Reaktion um. Auch der Einsatz des im Hauptpatent beschriebenen Leistungsteils führt noch nicht zu der gewünschten raschen, von der Reaktion der Bedienungsperson unabhängigen Kurzschlussschaltung, mit der das Arbeitsgerät mit geringster Zeitverzögerung, d. h. fast schlagartig nach erreichen des entsprechenden Drehmomentwertes stillgesetzt wird. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalt- und Steuereinrichtung nach dem Hauptpatent so auszubauen, dass FeFl- verbindungen wegen einer Drehmomentüberschreitung vermieden werden und damit gleichzeitig eine entsprechende Sicherheitseinrichtung geschaffen wird. Die erfindungsgemässe Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass der zum Steuerteil für die Steuerung des Öffnungsquerschnittes des tankseitigen Anschlusses führende Anschluss des Leistungsteils zusätzlich mit einem Steuerblock, bestehend aus einem Elektromagnetventil und einer durch ein hydraulisches Abschaltventil absperrbaren Bypass-Leitung für das Elektromagnetventil verbunden ist. Das hydraulische Abschaltventil ist also parallel zum Elektromagnetventil eingebaut. Der Druckwert, der dem Motor des Verschraubgerätes zugeführt wird, wirkt als externe Ansteuerung an diesem Abschaltventil, dessen Einstellung dem jeweils zulässigen Maximaldrehmoment entspricht. Beim Anstieg des Drehmomentes steigt gleichzeitig der Druck in der Versorgungsleitung des Motors. Dieser Druck wirkt auf das hydraulische Abschaltventil. Nähert sich das Drehmoment dem vorgegebenen Wert, so wird - bedingt durch die Pulsation im Versorgungsölstrom - die Sperrung stossweise aufgehoben, und der Druck in der Steuerleitung zum Hauptabschaltventil im Steuerblock beginnt zu pulsieren. Hieraus folgt ein Schwebezustand des Hauptkolbens. Zum Durchschalten ist dann nur noch ein sehr geringer Druckabfall nötig, um das Hauptventil (Leistungsteil) zu öffnen. Dieser geringe Anteil wird vom elektrisch angesteuerten Magnetventil beigetragen, sobald es vom JAM-Steuersystem angesteuert wird. Hierdurch wird der Einfluss der Bedienungsperson zum Gelingen der Operation vollständig ausgeschlossen. Der Kraftfluss wird also durch das Schalten des Leistungsteils unterbrochen. Das Leistungsteil wird praktisch durch das hydraulische Abschaltventil sensibilisiert, da bereits vor seinem Schalten kleinste Ölmengen das Elektromagnetventil umgeben. Sobald dann das Magnetventil durch das elektronische Steuergerät (JAM) geschaltet wird, kann das Leistungsteil unter geringster Schaltzeit den Druckabfall am Zangenmotor herstellen. Sollte eine elektronische Ansteuerung nicht vorhanden sein oder ausfallen, wird bereits auf rein hydraulischem Wege über das hydraulische Abschaltventil eine hohe Wiederholungsgenauigkeit des Verschraubvorganges erreicht, d. h. die Toleranzen der Verschraubmomente werden bei jedem Verschraubvorgang sehr klein gehalten. In der Zeichnung ist das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt und erläutert. Hierbei handelt es sich um eine Schaltung für den Motor einer Verschraubungszange mit zugehöriger Kontervorrichtung und Hubzylinder. Die wichtigsten Teile der Steuereinrichtung sind das Leistungsteil 10, welches an die hydraulische Vorlaufleitung 11 über die Anschlussleitung lia angeschlossen ist, der Motor 12 für die Verschraubzange, die Handsteuereinrichtungen 25 für den Zangenmotor, die Handsteuereinrichtung 26 für die Steuerung der Kontervorrichtung 27, die Steuereinrichtung für den Hubzylinder 28 sowie die Schalteinheiten 29 für die Klappen sicherung und der Sicherheitsschaltblock 30, bestehend aus einem Elektromagnetventil 31 und ein hydraulisches Abschaltventil 32. Das Leistungsteil 10 ist mit einem abströmseitigen Anschluss 13 an den Arbeitsmitteltank T und die zweite abströmseitige Leitung 14 mit den beiden Steuerblöcken 29 und 30 verbunden. Mit einem Drehmomentanstieg beim Erreichen der Verschraubendwerte geht ein Druckanstieg für den Zangenmotor 12 einher. Dieser Druckanstieg wird über die Leitung 33 dem hydraulischen Abschaltventil 32 mitgeteilt und zwar bereits vor dem Durchschalten des Elektromagnetventils 31, das durch das nicht dargestellte elektronische Steuergerät (JAM) angesteuert wird. Die Sperrung des hydraulischen Abschaltventils wird teilweise durch die Pulsation im Versorgungsölstrom aufgehoben, so dass über die Anschlussleitung 14 das Leistungsteil 10 sensibilisiert wird. Sobald das elektnische Magnetventil durch das elektronische Steuergerät geschaltet wird, kann das Leistungsteil 10 unter geringster Schaltzeit, d. h. fast schlagartig den Druckabfall am Zangenmotor herstellen. Dabei wird die Versorgungsleitung 11 über den Anschluss 11a und die abströmseitige Anschlussleitung 13 unmittelbar mit der Rückführleitung 34 zum Tank T verbunden. Eine von einer Bedienungsperson abhängige Schaltzeit bei Betätigung der Handsteuereinrichtung 25 wird dadurch vollständig ausgeschlossen. Die erfindungsgemässe Lösung stellt somit eine hochwirksame Sicherheitseinrichtung dar.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Schalt- und Steuereinrichtung für durch strömende Arbeitsmittel betätigbare Arbeitsgeräte, insbesondere für den Betrieb von Verschraubzangen zum Verschrauben von Pumpgestängen, Futter- und Förderrohren der Bohrindustrie, bei welcher ein Leistungsteil mit zwei abströmseitigen Anschlüssen mit dem Vorlauf des Arbeitsmittels verbunden ist, wobei ein abströmseitiger Anschluss des Leistungsteils mit einer Tankrückführleitung, der andere mit einem Steuerteil zur Steuerung des Öffnungsquerschnittes des tankseitigen Anschlusses verbunden ist, nach Patent ...(Patent- anmeldung P 33 00 034.4), dadurch gekennzeichnet, dass der zum Steuerteil für die Steuerung des Öffnungsquerschnittes des tankseitigen Anschlusses (34) führende Anschluss (14) des Leistungsteils (10) zusätzlich mit einem Steuerblock, bestehend aus einem Elektromagnetventil (31) und einer durch ein hydraulisches Abschaltventil (32) absperrbaren Bypass Leitung für das Elektromagnetventil verbunden ist. 2. Schalt- und Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromagnetventil (31) von einem elektronischen Steuergerät (JAM-System), das hydraulische Abschaltventil (32) dagegen extern vom Arbeitsgerät ansteuerbar ist. 3. Schalt- und Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Arbeitsmotor (12) während des Betriebes zugeführte Druckwert auf das hydraulische Abschaltventil (32) übertragbar ist.

Inventors: SCHULZE-BECKINGHAUSEN, JORG E., Schulze-Beckinghausen, Jörg E.
Applicants: WEATHERFORD OIL TOOL GMBH
Application year: 1985
Main classification: E21B19
IPC codes: E21B19