DE2545181A1 - Zentralisiervorrichtung, vorzugsweise fuer die zentrale fuehrung von rohren, insbesondere der verrohrung von erdbohranlagen - Google Patents
Zentralisiervorrichtung, vorzugsweise fuer die zentrale fuehrung von rohren, insbesondere der verrohrung von erdbohranlagenInfo
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J. Caslake Limited 7. Oktober 1975
London
Anwaltsakte 2007 England
Zentralisiervorrichtung, vorzugsweise für die zentrale Führung" von Rohren, insbesondere der Verrohrung von
Erdbohran lagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentral isiervorrichtung, die zum Zentralisieren
von Rohren, Rohrleitungen oder ähnlichen Gegenständen, vorzugsweise von Futterrohren
bei Bohranlagen, z.B. Erdbohranlagen, Verwendung findet. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen verbesserten, z.B. muffenförmigen Haltering für
Streifen für die Anwendung bei solchen Zentralisiervorrichtungen.
Es sind Zentralisiergeräte bekannt, bei denen die Streifen auf der Außenseite des
muffenförmigen Ringes, z.B. durch Schweißen, Klipsen oder Schlitzen in oder an dem Ring befestigt sind. Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei der die Streifen
auf der Innenseite des Ringes befestigt sind, wobei die Streifenenden durch das
Ringmaterial hindurchgreifen, das zur Aufnahme der Streifenenden zu einer U-Form
umgeformt ist. Diese bekannten Methoden zur Befestigung der Streifen besitzen Nachteile wegen der Herstellungskosten oder der festigkeitsmäßig schwachen konstruktiven
Gestaltung oder der Probleme beim bestimmungsgemäßen Gebrauch dadurch, daß beim Schweißen des Srreifenmaterials unerwünschte Spannungen im
Stahlmaterial eingebracht und erzeugt werden und daß sich die aus umgeformtem
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Metall gebogenen Ringe zurückverformen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentralisiervorrichtung zu schaffen,
die aus wenigen Einzelteilen besteht, deren Zusammenbau leicht und schnell ohne
besondere Hilfsmittel oder Spezialwerkzeuge möglich ist und die dennoch so gestaltet
ist, daß ein selbsttätiges Lösen der verbundenen Teile während des bestimmungsgemäßen
Gebrauchs vermieden ist.
Die Aufgabe ist bei einer Zentralisiervorrichtung, vorzugsweise für die zentrale
Führung von Rohren, insbesondere der Verrohrung von Erdbohranlagen, gemäß der
Erfindung gelöst durch zwei im wesentlichen zylindrische, muffenförmige Ringe und mehrere an den Ringen gehaltene StreFen, sowie dadurch, daß jeder Ring
mindestens zwei lösbar und/oder schwenkbar miteinander verbundene Ringteile aufweist, daß jeder Ring sich zum Ringinneren erstreckende metallische, verformbare,
vorzugsweise umbiegbare, Befestigungsvorsprünge aufweist, daß die Streifen an tiren
beiden Enden, in Bezug auf einen dem Ende benachbarten Streifenteil im wesentlichen
um einen rechten Winkel abgebogen sind oder werden, und daß dadurch beim
Einsetzen der Streifen in die Ringe so, daß die Streifen dabei im Inneren der Ringe
liegen, jedes umgebogene Streifenende in einen innerhalb jedes Ringes vorgesehen
Schlitz paßt und eingreift, und daß die BefestigungsvorsprUnge derart verformbar
sind, daß sie nach der Verformung auf den den Ringen abgewandten Seiten der
Streifenteile zur Anlage kommen und letztere an den Ringen befestigen. Diese
Zentralisiervorrichtung gemäß der Erfindung kann als aus Einzelteilen bestehender
Bausatz bereitgestellt und geliefert werden und ohne Spezialwerkzeuge leicht und
schnell zusammengebaut werden. Bei dieser erfindungsgemäßen Gestaltung werden die umgebogenen Streifenenden in die Schlitze der Ringe hineingepreßte Die ver -
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formten, ζ. Β. umgebogenen Befestigungsvorsprünge sind gegen Beschädigung dadurch
geschützt, daß sie mit ihrer äußeren Fläche in Berührung mit der Verrohrung stehen, auf der die Zentralisiervorrichtung aufgesetzt wird. Ferner sind
die Befestigungsvorsprünge durch diese Anlage an der Verrohrung fest in ihrer Position gehalten.
Jeder Ring kann zwei Teile in Form von Ringteilen besitzen, die schwenkbeweglich
miteinander verbunden sein können. Diese schwenkbewegl iche Verbindung
kann über Gelenke mit Stiften hergestellt werden, die entfernbar sind, so daß
dann, wenn ein Stift eines der Schwenkgelenke entfernt ist, die beiden Ringteile
in anderen Schwenkgelenk schwenkbar und voneinander wegbewegbar sind.
Die Anzahl der insbesondere blattfederförmigen Streifen, die die Zentralisiervorrichtung
aufweist, kann drei oder mehr betragen. Die Streifen können für jede beliebige Bohrung gleich und standardisiert sein, jedoch werden muffenförmige
Ringe verschiedener Größen entsprechend der besonderen Größe der Rohre und Bohrungen bereitgestellt.
Die Streifen sind vorzugsweise gebogen und ergeben damit einen maximalen
Durchmesser, der etwas größer ist als derjenige des Bohrloches, für das die Vorrichtung benutzt werden soll. Dadurch ist sichergestellt, daß die Streifen
dann, wenn sich die Zentralisiervorrichtung innerhalb des Bohrloches befindet, unter Spannung und Druck stehen,, und daß das von der Einrichtung mitgeführte
Rohr genau zentral innerhalb der Bohrung gehalten wird.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Zentralisierungsvorrichtung, aufgesetzt
auf eine Verrohrung, und zwar gem. einem ersten Ausführungsbeispiel,
bei dem die die Streifen sichernden Lappen einstückiger Bestandteil der Ringwand sind,
Fig. 2a
und 2b jeweils eine Seitenansicht eines einzelnen, blattfederförmigen
Streifens der Zentralisierungsvorrichtung, wobei Fig. 2b ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 3ä eine vergrößerte, zum Teil entlang der Linie A-A in Fig.- 1
geschnittene Seitenansicht des Ringes, die die Lage des am Ring befestigten Streifens zeigt,
Fig. 3b eine Fig. 3a etwa entsprechende Ansicht, die die Festlegung
eines abgewandelten Streifens am Ring zeigt,
Fig. 4 eine Draufsicht des Ringes in Fig. 1,
Fig. 5 eine Ansicht eines Teiles des Ringes in Fig. 1 mit darin vorgesehenen
Schlitzen,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines gegenüber demjenigen in Fig.
abgewandelten Ausfuhrungsbeispieles einer Zentralisierungsvorrichtung,
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bei der die die Streifen sichernden Lappen aus besonderen Meta 11 streifen
bestehen, die durch Schlitze in der Wandung des Ringes hindurchgreifen, und
Fig.7 eine Seitenansicht eines Endteiles des Streifens der Zentralisierungsvorrichtung
in Fig. 6.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist eine Zentralisierungsvorrichtung 9 vorgesehen, die zwei Muffen oder Ringe 10 aufweist, die dazu
eingerichtet sind, eine Vielzahl von Streifen oder Blattfedern 11 aufzunehmen und
zu halten. Die Zentralisierungsvorrichtung 9 ist auf eine Verrohrung 12 aufgesetzt,
und umgibt diese.
Jeder Ring 10 kann aus zwei Ringteilen bestehen, die mittels Gelenken 14 ( vgl.
Fig. 4 ) miteinander gelenkig verbunden sind. Die Ringteile können als Halbringe
gestaltet sein, oder auch nicht. Jedes Gelenk 14 besitzt einen lösbaren Stift 15.
Somit können durch Entfernen eines Stiftes 15 von seinem zugeordneten Gelenk 14 die beiden Ringteile voneinander weg geschwenkt und geklappt werden, wobei die
Ringteile im Bereich des anderen Gelenkes 14 zusammengehalten sind und schwenken.
Im "zusammengebauten Zustand hat daher der Ring 10 eine starre Struktur, er kann
jedoch schnell dadurch abmontiert werden, daß einer der Stifte 15 aus seinem zugeordneten
Gelenk herausgezogen und entfernt wird.
Durch die umfängliche Außenseite jedes Ringes 10 erstrecken sich Schlitze 16,
die in Umfangsrichtung jedes Ringes in symmetrischen Abständen voneinander angeordnet
sind. Die Anzahl der in jedem Ring 10 vorhandenen Schlitze 16 entspricht
der Anzahl der vorgesehenen Streifen 11. Im vorliegenden Fall gemäß
erstem Ausführungsbeispiel beträgt diese Anzahl vier. Zusätzlich zu den Schlitzen
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16 ( Fig. 5 ) sind die Ringe 10 mit einer Zusatzschlitzung 17 versehen, durch
die ein Paar beidseitiger Lappen oder Nasen 18 gebildet ist ( vgl. Fig. 5 , dort
die X-förmig angeordnete Zusatzschlitzung 17 ). Die Lappen 18 sind, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, nach innen hingebogen, um die Verbindung der Streifen 11
mit den Ringen 10 zu gestatten, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
In jedem Ring 10 sind ferner Aussparungen in Form von Ausschnitten 19 vorgesehen,
und zwar im Bereich der einander zugewandten axialen Endbereiche der Ringe 10.
Die Ausschnitte 19 gestatten eine Bewegung der Blattfedern 11 unter der Federwirkung,
wenn die Blattfedern Π auf der Verrohrung 12 festgelegt sind. Die blatffederförmigen
Streifen 11 sind vorzugsweise aus federelastischem Material, z.B. aus Federstahl, gebildet.
Jeder Streifen 11 besitzt an jedem Ende eine nach außen um - und vorgebogene
Lippe 20. Beim Zusammenbau der Vorrichtung werden die Lippen 20 an beiden Enden der Streifen 11 in den Schlitzen lader Ringe 10 aufgenommen
( vgl. Fig. 3a ). Zusätzlich zu den umgebogenen Lippen ist jeder Streifen U
mit einem abgebogenen oder abgekröpften Abschnitt 21 versehen, der im wesentlichen U-Form besitzt und geeignete Abmessungen besitzt, so daß der abgekröpfte
Abschnitt 21 in die Zusatzschlitzung 17 jedes Ringes 10 hineinpaßt. Am Streifen
11 ist ferner ein gebogener Mittelteil 22 vorgesehen, um die Vorrichtung beim
bestimmungsgemäßen Gebrauch zu zentralisieren, wobei dann im zusammengebauten Zustand die dann gegebene Axiallänge der Streifen 11 größer ist als der Absfand
zwischen deren Befestigungspunkten an den Ringen 10.
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Wenn die Lippen 20 der Streifen 11 in den zugeordneten Schlitzen 16 der Ringe
10 aufgenommen sind, dann liegen die Streifen 11 auf der Innenseite der Ringe 10,
wobei der abgebogene Abschnitt 21 in der Zusatzschlitzung 17 liegt ( vgl. Fig.3a).
Die Lappen 18 werden dann wieder zurück aufeinander zu gebogen, so daß sie von der Innenseite der Vorrichtung her an den Streifen 11 anliegen und jeden Streifen
11 fest mit dem Ring 10 verbinden. Auf diese Weise kann jeder Streifen 11 befestigt
werden, ohne daß zusätzliche Befestigungsmittel notwendig sind, wobei auch die Anzahl der notwendigen Einzelteile verringert wird. Die Lappen 18 können mit
allen möglichen, geeigneten Mitteln, z. B. durch Hämmern, umgebogen werden.
Bei der abgewandelten Form der Streifen 11, wie sie in Fig. 2b und Fig. 3b gezeigt
ist, ist jeder Streifen mit einer zusätzlichen Stufe 24 an jedem Ende versehen, "die beim Zusammenbau im Bereich der Ausschnitte 19 der "Ringe 20 zu liegen kömmt.
Diese zusätzliche Stufe 24 erlaubt es, die Zentralisierungsvorrichtung 9 auf der
Verrohrung 12 durch Verwendung eines nicht gezeigten Anschlagringes zu positionieren,
der an der Verrohrung 12 zwischen dem oberen und unteren Ring 10 fixiert ist. Die zusätzliche Stufe 24 verhindert, dcßder Streifen auf dem Anschlagring
aufliegt oder auf diesen einwirkt. Die Federwirkung der blattfederförmigen Streifen Π ist noch durch die Ausschnitte 19 jedes Ringes 10 hindurch wirksam.
Die Ringe 10 können·lauf ihrer Innenfläche mit einem Verstärkungsring versehen
sein, wie er in Fig. 3b z. B. mit 25 angedeutet ist.
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Dadurch, daß die Enden jedes Streifens 11 auf der Innenseite der Ringe 10 liegen,
sind die Lippen 20 fester in den Schlitzen 16 gehalten. Da die Lappen 18 sich
von den Ringen ausgehend radial nach innen erstrecken und während des Zusammenbaues
so deformiert werden können, daß sie flach gegen den Streifen 11 drücken
und an diesem anliegen, liegen die Lappen 18 gegen die Außenfläche der Verrohrung
12 und auf dieser an, so daß sie sich nicht von den Streifen, z.B. in
radialer Richtung nach innen, wegbewegen können und die Streifen in unerwünschter
Weise lockern oder freigeben können. Wenn die Zentralisierungsstreifen 11 in Eingriff mit der Schachtbohrung sind, dann werden die Streifen 11 so beaufschlagt,
daß sie um die Lappen 18 schwenken.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei Muffen oder
Ringe 40 vorgesehen, um blattfederförmige Streifen 41 aufzunehmen und zu halten.
Jeder Ring 40 besteht aus zwei Ringteilen 45, die mit Hilfe von Gelenken 42
schwenkbeweglich miteinander verbunden sind. Die Ringteile 45 können als Halbringe
gestaltet sein oder nicht. Jedes Gejenk 42 besitzt einen lösbaren Gelenkstift
43. Somit können durch Entfernen eines Stiftes 43 von seinem zugeordneten Gelenk die beiden Ringteile 45 voneinander weggeschwenkt werden, wobei die
Ringteile 45 über das andere Gelenk 42 gelenkig miteinander verbunden bleiben.
Im zusammengebauten Zustand hat der Ring 40 eine starre Struktur, er kann jedoch
schnell durch Entfernen eines der Stifte 43 von seinem Gelenk 42 schnell demontiert werden.
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Durch die umfängliche Außenseite jedes Ringes 40 erstrecken sich Schlitze 46,
die in Umfang sr ichtung der Ringe in symmetrischen Abständen voneinander angeordnet
sind. Die Anzahl der in jedem Ring 40 vorgesehenen Schlitze 46 entspricht der Anzahl der vorgesehenen, bfattfederförmigen Streifen 41. Beim zweiten
Ausführungsbeispiel beträgt diese Anzahl vierzehn. Die Streifen 41 sind vorzugsweise
aus federelastischem Metall, z.B. aus Federstahl, gebildet. Zusätzlich zu den Schlitzen 46 sind die Ringe 40 mit Haltevorrichtungen in Form jeweils von
Paaren von Lappen 47 versehen, wobei jedes Lappenpaar 47 einem Schlitz 46,
z. B. in axialer Richtung der Ringe, benachbart angeordnet ist. Entlang der axial einander zugewandten Enden der beiden Ringe 40 sind am Ende offene
Schlitze 53 vorgesehen, die nachfolgend näher erläutert sind. Jeder Ring 40 ist auf seiner Innenfläche an einem axialen Ende mit einem Ring 55 versehen,
der z.B. eine Dicke von 3/8 inch = 9, 525 mm oder 5/16 inch = 7,94 mm besitzt
und der zur Versteifung des Ringes dient. Am anderen axialen Ende können zu Versteifungszwecken am Ring zwischen den Schlitzen 53 gewölbte Stücke 56
angeschweißt sein. Statt dieser gewölbten Stücke 56 kann auch der Rand des Ringes im Bereich in Umfjangsrichtung zwischen den Schlitzen 53 umgebogen
sein, um eine zusätzliche Versteifung zu erzielen.
Jeder Streifen 41 besitzt an jedem Ende eine nach außen um- und vorgebpgene
Lippe 48, wobei beim Zusammenbau der Vorrichtung die Lippen 48 der Streifen
41 in den Schlitzen 46 der Ringe 40 aufgenommen werden. Zusätzlich zu den
umgebogenen Lippen 48 ist das Ende des Streifens 41 mit einem weiteren abgebogenen
oder abgektöpften Abschnitt 50 versehen, der im wesentlichen parallel
zu der Lippe 48 ( vgl. Fig. 7 ) verläuft und der die Verbindung des gebogenen Mittelteiles 51 des Streifens mit dem Endteil 52, der am Ring zur Anlage kommt,
herstellt.
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Wenn die Lippen 48 der Streifen 41 in den Schlitzen 46 aufgenommen sind, dann
liegen die Streifen 41 auf der Innenseite der Ringe 40, wobei der abgebogene
Abschnitt 50 in einem am Ende offenen Schlitz 53 zu liegen kommt. Die Streifen 41 sind derart gebogen, daß im zusammengebauten Zustand deren sich dann ergebende
axiale Länge größer ist als der Abstand zwischen deren Befestigungspunkten an den Ringen 40. Ein Paar der Lappen 47 kann aus einem einzelnen
Streifen 47 gebildet werden, der z.B. aus Flußstahl besteht und eine Breite von
etwa 1/2 inch = 12,7 mm und eine Dicke von etwa 1/8 inch = 3,175 mm
besitzt. Der Streifen 49 ist in eine U-Form gebogen, wobei die U-Schenkel
dieses Streifens 49 durch Ausschnitte in dem Ring 40 hindurchgreifen,so daß
das Quersfück des Streifens 49 an der äußeren Fläche des Ringes 40 anliegt.
Danach wird das Querstück des Streifens 49 vorzugsweise fest mit dem Ring verbunden,
z.B. durch Punktschweißen. Wenn die Streifen 41 teilweise montiert sind, wobei deren Lippen 48 sich durch die Schlitze 46 erstrecken, dann erfolgt
der letzte Montageschritt in der Weise, daß die Lappen 47umgebogen werden, d.h. die U-Schenkel der Streifen 47 jedes Lappenpaares die Streifen
41 fest mit den Ringen 40 verbinden.Da die abgebogenen oder abgekröpften'
Abschnitte 50 sch über die Außenfläche des Ringes hinauserstrecken, bieten sie für den Ring und für den Streifen 47 einen Schutz gegen Beschädigung.
Es versteht sich, daß bei einer anderen Ausführungsform die U-förmig gebogenen
Streifen 49, statt von der Außenseite der Ringe 40 her auch von deren Innenseite
mit ihren U-Schenkeln in Ausschnitte in den Ringen 40 eingesteckt werden können,
wie nicht weiter gezeigt ist.
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Dadurch, daß die Enden der Streifen 41 auf der Innenseife der Ringe liegen,
werden die Lippen 48 noch fester innerhalb der Schlitze 46 gehalten. Es hat sich auch als notwendig erwiesen, die Lappen 47 durch die Ringe hindurchzustecken,
so daß sich die Lappen 47 in Radial richtung zum Inneren der Ringe erstrecken
und beim Zusammenbau umgebogen werden können, damit sie flach von innen her gegen die Streifen 41 drücken und an diesen anliegen. Außerdem
liegen die Lappen 47 beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Zentralisiervorrichtung
auf der Oberfläche der Verrohrung auf, so daß sie sich nicht von den Streifen 41 , z.B. in radialer Richtung nach innen, wegbewegen können und
diese in unerwünschter Weise lockern oder freigeben können.
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Claims (8)
1. Zentralisiervorrichtung, vorzugsweise für die Zentralisierung von Rohren, insbesondere
der Verrohrung von Erdbohranlagen, gekennzeichnet durch zwei
im wesentlichen zylindrische, muffenförmige Ringe ( 10; 40 ) und mehrere an den
Ringen (10; 40 ) gehaltene Streifen ( 11; 41 ), sowie dadurch, daß jeder Ring
( 10; 40 ) mindestens zwei lösbar und/oder schwenkbar miteinander verbundene Ringteile
( 45 ) aufweist, daß jeder Ring ( 10; 40 ) sich zum Ringinneren erstreckende
metallische, verformbare, und hierbei vorzugsweise umbiegbare, Befestigungsvorsprünge
(18; 47 ) aufweist, daß die Streifen ( 11; 41 ) an ihren beiden Enden
in Bezug auf einen dem Ende benachbarten Streifenteil ( 21; 52 ) im wesentlichen
um einen rechten Winkel abgebogen ( 20; 48 ) sind oder werden und daß dadurch beim Einsetzen der Streifen (11 ; 41 ) in die Ringe ( 10; 40 ) so, daß die Streifen
( 11; 41 ) dabei im Inneren der Ringe ( 10; 40 ) liegen, jedes umgebogene Streifen·
ende ( 20; 48 ) in einen innerhalb jedes Ringes ( 10; 40 ) vorgesehenen Schlitz
( 16; 46 ) paßt und eingreift, und daß die Befestigungsvorsprünge ( 18; 47 ) derart
verformbar sind, daß sie nach der Verformung auf den den Ringen (10; 40 ) abgewandten
Seiten der Streifenteile ( 21 ) zur Anlage kommen und letztere an den Ringen (10; 40 ) befestigen.
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Ti —
IG
2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorsprünge
aus Metal Istreifen ( 49 ) gebildet sind, die durch Öffnungen
in der Ringwandung des Ringes ( 40 ) hindurchgreifen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorsprünge
als Teile ( 18 ) der Ringwandung ausgebildet sind ( Fig. 3 ) und in aus der Ebene des Ringes ( 10 ) herausdeformierter Lage eine Zusatzschlitzung
( 17 ) im Ring ( 10 ) bilden.
4.Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen
( 11 ) einen U-förmig geformten, z. B. gebogenen, Abschnitt ( 21 ) aufweisen,
der in die Zusatzschlitzung ( 17 ) im Ring ( 10 ) eingreift.
5.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Ring ( 10; 40 ) zwei Halbringe aufweist, die miflels zweier Gelenke
( 14; 42 ) schwenkbar miteinander verbunden sind, und daß zumindest ein Gelenk, vorzugsweise beide Gelenke, einen zur Schwenkbewegung der Halbringe
um ein Gelenk ( 14 ; 42 ) entfernbaren Stift ( 15; 43 ) aufweist bzw. aufweisen.
O.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer Innenfläche der Ringe ( 10; 40 ) ein Versteifungsring ( 25; 55 )
angeordnet ist.
Z.Vprrichtung nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer Innenfläche der Ringe ( 40 ) gewölbte Stücke ( 56 ) zur Ringversteifung
angeordnet sind.
8.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Streifen ( 11 ) nahe seinem Ende, jedoch in Abstand von dem umgebogenen
Streifenende ( 20 ), einen nach innen vorstehenden, U-förmigen Abschnitt
( 24 ) aufweist, der mit einem Anschlagririg auf dem Rohr ( 12 ) in Eingriff bring·
bar ist.
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