DE2015967C3

DE2015967C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten

Info

Publication number: DE2015967C3
Application number: DE2015967A
Authority: DE
Inventors: Peter D. Bryan Tex. Weiner (V.St.A.)
Original assignee: Esso Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1969-04-04
Filing date: 1970-04-03
Publication date: 1980-08-28
Also published as: GB1308337A; NL155085B; JPS507524B1; US3606664A; FR2042942A5; AT297631B; DE2015967B2; DE2015967A1; NL7004816A; MY7500034A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei an ihren Enden mit einem Gewinde versehenen Rohrabschnitten, bei dem die Rohrabschnitte miteinander verbunden werden, indem der eine Rohrabschnitt gegenüber dem anderen gedreht wird, bis ein vorbestimmtes Drehmoment erreicht ist, wobei die Anzahl der Umdrehungen bis zur Erreichung dieses Drehmomentes angezeigt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem angetriebenen Greifer zur Drehung eines mit Gewindeenden versehenen Rohrabschnitts in bezug auf einen entsprechend ausgebildeten zweiten Rohrabschnitt, einem Drehmomentmeßinstrument zur Erzeugung eines Signals, welches das bei der Verdrehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem anderen aufgewandte Drehmoment anzeigt, sowie einer Anordnung zur Bestimmung der Umdrehungszahl, die ein zweites Signal erzeugt, das die Anzahl von Umdrehungen des einen Rohrabschnitts anzeigt.

Aus »Journal of Petroleum Technology«, März 1967, Seiten 337 bis 343, ist es bereits bekannt, zur Herstellung dichter Schraubverbindungen sowohl das Drehmoment als auch die Anzahl der Umdrehungen zu kontrollieren. Dabei wird die Anzahl der Umdrehungen angezeigt, die vor dem Erreichen eines minimalen Drehmoments durchgeführt werden müssen. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch der Prozentsatz einwandfrei dichter Rohrverbindungen bei der Verschraubung sich erhöht hat, andererseits reichen diese Maßnahmen jedoch nicht aus, um eine Gewähr dafür zu bieten, daß alle hergestellten Verschraubungen auch dicht sind. Dementsprechend müssen alle Verbindungen nach wie vor einer Druckprüfung unterzogen werden, was mit entsprechenden Zeit-, Material- und Kostenaufwendungen verbunden ist.

Auch die US-PS 33 68 396 beschreibt bereits die Kontrolle der Anzahl der Umdrehungen wie auch des

Drehmomentes bei der Herstellung dichter Rohrverbindungen. Es wird hier ein vorbestimmtes Drehmoment angezeigt, welches vor einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen erreicht wird. Auch hierdurch läßt sich jedoch das Entstehen undichter Rohrverbindungen nicht ausschließen, so daß weiterhin zeit- und kostenaufwendige Überprüfungen erforderlich sind.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sichergestellt ist, daß die hergestellten Rohrverbindungen dicht sind, womit sich eine nachträgliche Kontrolle der Qualität der Verbindung mit entsprechendem Zeit- und Kostenaufwand erübrigt

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den Ansprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmale, auf die hiermit Bezug genommen wird.

Durch die Merkmale gemäß der Erfindung ist es gelungen, mit einer hohen Sicherheit abgedichtete Schraubverbindungen zwischen Rohrabschnitten herzustellen, so daß sich nunmehr Nachprüfungen der Qualität der Verbindungen erübrigen.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Darstellung eines Registrier-Kontrollgerätes, welches in Verbindung mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung Verwendung findet, und

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt eine Zange 1 mit einem drehbaren Greifer 2, der eine Rohrleitung, wie z. B. den Rohrabschnitt 180, zu halten und zu drehen vermag. Das untere Ende des Rohrabschnittes 180 ist in ein Rohrverbindungsstück 181 eingeschraubt Das obere Ende eines weiteren Rohrabschnittes 182 ist ebenfalls in dieses Verbindungsstück eingeschraubt. Ein Rad 183 steht in Reibverbindung mit der äußeren Oberfläche des Verbindungsstükkes 181. Das Umlaufen des Zwischenstückes 181 bewirkt eine Drehung des Rades 183 und eines Treibrades 184, welches mit dem Rad 183 auf einer gemeinsamen Achse sitzt. Ein Zangenmotor 5 ist mit der Zange 1 in herkömmlicher Weise über einen Antriebsmechanismus verbunden. Es kann sich dabei um einen Flüssigkeitsmotor, der entweder durch komprimierte Luft wie dargestellt, oder durch unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit angetrieben wird, oder um einen Elektromotor handeln. Ein Rohr 9 mit einem eingebauten Ventil 11 zur Kontrolle des Luftstromes durch das Rohr 9 steht mit dem Motor 5 und einer nicht dargestellten Druckluftkammer in Verbindung.

Ein Relais 13, welches über eine mechanische Einstellvorrichtung 15 in Betrieb gesetzt wird, betätigt das Ventil 11. Ein Zangendrehmoment-Meßinstrument zur Bestimmung des Drehmomentes, welches von dem drehbaren Greifer 2 auf di" Ro"· <leitung 180 übertragen wird, kann in dem Haltekabel 19, welches mit der Zange in Verbindung steht, eingebaut sein. Dieses Instrument erzeugt ein hydraulisches Ausgangssignal, welches das von dem drehbaren Greifer übertragene Drehmoment anzeigt Dieses Drehmoment ist der Zugspannung in dem Haltekabel 19 proportional. Der drehbare Greifer 2 und das Treibrad 184 besitzen eine Anzahl von Vorsprüngen 3 bzw. 4, deren Zweck nachfolgend noch erläutert wird. Das hydraulische Ausgangssignal von dem Drehmomentmeßinstrument 21 wird in der Form eines hydraulischen Signals oder einer Kraft in der Leitung 23 auf einen hydraulisch-elektrischen Wandler 25 übertragen. Der Wandler 25 hat die Aufgabe, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, welches dem hydraulischen Signal, welches durch die Leitung 23 übertragen wird, proportional ist Der Wandler kann von einer herkömmlichen Bauart sein, wie beispielsweise ein Bourdonrohr, welches an einen elektrischen Widerstand angeschlossen ist Der Widerstand kann mit einem einfachen Voltmeter über einen Vorschaltwiderstand verbunden sein. Das über dem Widerstand abzunehmende Signal entspricht dem hydraulischen Signal, welches auf das Bourdonrohr übertragen wird. Druckleitungen können zu diesem Zweck eingesetzt werden.

Das Ausgangssignal des Wandlers 25 wird über eine Eingangsklemme 27 einem elektronischen Steuergerät 37 zugeführt Eine Funktion des Steuergerätes 37 ist es, ein Ausgangssignal aa der Klemme 33 zu erzeugen, wenn ein Bezugsdrehmomentsignal einer vorbestimmten Größe, welches der Klemme 27 zugeführt wird, erreicht ist Eine zweite Funktion liegt darin, ein Ausgangssignal an der Klemme 41 zu erzeugen, wenn ein minimales Drehmomentsignal einer vorbestimmten Größe größer als das Bezugsdrehmomentsignal, welches an die Klemme 27 angelegt ist, erreicht wird. Eine dritte Funktion liegt darin, ein Ausgangssignal an der Klemme 40 zu erzeugen, wenn ein maximales Drehmomentsignal einer vorbestimmten Größe, und zwar größer als das minimale Drehmomentsignal, welches an der Klemme 27 liegt, erreicht wird. Schließlich liegt eine weitere Funktion darin, das von der Zange übertragene Drehmoment aufzuschreiben. Das Steuergerät 37 registriert außerdem die Anzahl der Umdrehungen, die von der Zange auf ein Rohr übertragen werden, und die Anzahl der Umdrehungen eines jeweiligen Verbindungsstückes. Ein zu diesem Zweck geeignetes Gerät wird im Zusammenhang mit Fig.2 beschrieben. Die Instrumente 187 und 188 registrieren jeweils die Rohrumdrehungen bzw. die Umdrehungen des Verbindungsstückes.

In F i g. 2 ist der Registriermechanismus dargestellt, der aus einem Registrierstreifen 165, Walzen 167 und 168 zur Halterung und Fortbewegung des Registrierstreifens, einem Motor 1171, der über eine Welle 169 mit der Walze 167 in Verbindung steht, und einer Energiequelle 179 zum Antrieb des Motors 171 besteht. Es kann auch ein Trommelantrieb für den Registrierstreifen Verwendung finden. Ein Relais 177 mit einem Schaltkontakt 175 in der Leitung 173 verbindet die Energiequelle 179 mit dem Motor 171, um diesen wahlweise aus- oder einzuschalten. Die Klemme 33 steht mit der Wicklung des Relais 177 in Verbindung, so daß ein an diese Klemme angelegtes Signal zu einem Schließen des Kontaktes 175 führt.

Die Schreibstifte 161, 163 und 163' stehen mit dem Registrierstreifen 165 in Berührung, um die Werte auf den Registrierstreifen aufzuschreiben. Die Schreibstifte 163 und 163' übertragen die an die Klemmen 35 und 35' herangeführten Impulse auf den Registrierstreifen 165. Der Schreibstift 161 überträgt eine fortlaufende Spur auf den Registrierstreifen 165. Der Schreibstift 161 wird seitlich zur Bewegung des Registrierstreifens mittels eines Servomotors 141 über eine mechanische Verbindung 143 bewegt. Die seitlichen Ausschläge werden

durch die Lage des Servomotors bestimmt. Der Servomotor 141 wird gesteuert in Übereinstimmung mit den Signalen, die auf ihn von dem Wandler 25 über die Klemmen 27 einem Differentialverstärker 133 und einem Servoverstärker 139 übertragen werden. Das Ausgangssignal des Wandlers 25 wird dem Differentialverstärker 133 über die Leitung 135 zugeführt. Der Verstärker 133 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Größe sich in Übereinstimmung mit der Differenz der Signale, die von der Abgriffstelle 157 auf dem Potentiometer 155 entnommen werden, verändert. Die Endklemmen des Potentiometers sind mit einer konstanten Spannungsquelle 159 verbunden. Die Lage der Abgriffsteile Ί57 wird durch den Servomotor 141 verändert. Der Servomotor treibt die Abgriffstelle in eine solche Richtung, daß das Ausgangssignal von dem Verstärker 133 vermindert wird.

Der Servomotor 141 treibt außerdem einen Nocken 145, der die Mikroschalter 147,153 und 190 betätigt. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird der Mikroschalter 147 betätigt, um einen Stromkreis zur Klemme 33 zu schließen, um der Leitung 121 ein elektrisches Signal zuzuführen. Wenn der Nocken, wie dargestellt, zu einem späteren Zeitpunkt in eine Lage entsprechend der Anzeige eines größeren »Minimum«-Drehmomentes von dem Wandler 25 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Mikroschalter 153 betätigt, um ein elektrisches Signal über die Klemme 41 der Leitung 42 zuzuführen. Wenn der Nocken weiter im Uhrzeigersinn gedreht wird, entsprechend der Anzeige eines noch größeren »Maximum«-Drehmomentes von dem Wandler 25, wird der Mikroschalter 190 betätigt, um ein elektrisches Signal über die Klemme 40 der Leitung 43 zuzuführen. Die Stromkreise können in einer herkömmlichen Weise über nicht dargestellte Null-Leiter und Stromquellen vervollständigt werden. Das Schließen der Mikroschalter 147, 153 und 149 kann auch lediglich Stromkreise zum Ein- oder Ausschalten geeigneter Schaltungen in dem Verstärker gemäß F i g. 1 schließen, mit welchem sie verbunden sind.

Ein Signal ansteigender Größe, welches der Klemme 27 zugeführt wird, erzeugt ein Signal von entsprechender Amplitude in der Leitung 135, wodurch ein Ausgangssignal von dem Verstärker 133 erzeugt wird. Der Servomotor 141 treibt den Nocken 145 im Uhrzeigersinn und bewegt den Schreibstift 161 quer über den Registrierstreifen 165 in einer Richtung, die durch den Pfeil 162 angegeben wird. Die Abgriffstelle 157 des Potentiometers wird in eine Richtung bewegt, um A\r* ΓΊΐΓΓηοαητ A Q*- Cinnnla Alt* A&m VörrfSrWr 1 ^^ »1 Ulli VXlV. L/Uli.1 WlZ. UW kflgllUl^, VlV. UVlIl T V.1 oiui i*w ***, _fv zugeführt werden, zu vermindern, bis ein Null-Abweichungssignal von dem Verstärker 133 erzeugt wird. Wenn das Ausgangssignal, welches dem Verstärker 133 über die Leitung 137 zugeführt wird, progressiv in der Stärke ansteigt, wird zunächst der Mikroschalter 147, daraufhin der Mikroschalter 153 und schließlich der Mikroschalter 190 geschaltet Wenn die Zange 1 entlastet oder zurückgestellt wird, treibt der Servomotor 141 den Nocken 145 entgegen dem Uhrzeigersinn und bewegt den Schreibstift 161 in eine Richtung entgegengesetzt zum Pfeil 162. Die Mikroschalter 190, 153 und 147 werden in der genannten Reihenfolge geöffnet.

Wie in F i g. 1 dargestellt ist, ist ein Impulsgeber, der aus einem Mikroschalter 125 mit einem Betätigungsstift 127 bestehen kann, in der Nähe der drehbaren Greifer 2 vorgesehen, so daß die Vorsprünge 3 nacheinander den Betätigungsstift 127 berühren, wodurch augenblicklich der Mikroschalter 125 geschlossen wird, während die drehbaren Greifer 2 vom Motor 5 angetrieben werden. Daraus folgt, daß eine Anzahl von Impulsen der AND-Schaltung 119 über die Leitung 123 zugeführt wird. Ein weiterer Impulserzeuger, der aus einem Mikroschalter 185 mit einem Betätigungsstift 186 bestehen kann, ist in der Nähe des Treibrades 184 angebracht Die Vorsprünge 4 auf dem Rad kommen nacheinander mit dem Betätigungsstift 186 in Berührung, wodurch der Mikroschalter 185 kurzzeitig geschlossen wird, während sich die Räder 183 und 184 drehen entsprechend der Drehung des Verbindungsstückes 181. Daraus folgt, daß eine Anzahl von Impulsen der AND-Schaiiung 119' über die Leitung 123' zugeführt wird. Die Ausgangssignale aus dem Steuergerät 37, die an der Klemme 33 liegen, werden ebenfalls den AND-Schaltungen 119 und 119' über die Leitung 121 zugeführt Das Signal, welches durch die Leitung 121 geführt wird, ist ein fortlaufendes, so daß die Ausgangsspannungen der AND-Schaltungen 119 und 119' innerhalb der Leitungen 113 bzw. 113' aus einer Reihe von Impulsen bestehen, die zeitlich gleich mit den Impulsen liegen, die den AND-Schaltungen über die Leitungen 123 und 123' zugeführt werden. Die Ausgangsimpulse der AND-Schaltungen 119 und 119' werden außerdem den Klemmen 35 bzw. 35' über die Leitungen 117 bzw. 117' sowie den Zählinstrumenten 187 und 188 über die Leitungen 117 bzw. 117' zugeführt Die Betätigung des Schalters 147 (Fig.2) dient zur Einschaltung des Relais 177.

Die Ausgangsimpulse von der AND-Schaltung 119 werden einer Zählvorrichtung 75 zugeführt, die die Ausgangsklemmen 83, 85 und 87 besitzt Die Funktion der Zählvorrichtung 75 ist es, die Impulse von der AND-Schaltung 119 zu zählen und ein Ausgangssignal an den Klemmen 83, 85 und 87 zu erzeugen, nachdem die Impulszählungen einer vorbestimmten Größe durch die Zählvorrichtung registriert worden sind. Die Impulszählung, die erforderlich ist um ein Ausgangssignal an der Klemme 83 zu erzeugen, ist geringer als die Zählung, die erforderlich ist, um ein Ausgangssignal an den Klemmen 85 und 87 zu erzeugen. In gleicher Weise ist die Impulszählung, die erforderlich ist um ein Ausgangssignal an der Klemme 85 zu erzeugen, niedriger als für die Klemme 87. Ein für diesen Zweck bevorzugtes Zählwerk besitzt zwei Dekadenzähler 91 und 111 mit einer Mehrzahl von Ausgangsschaltungen, welche aufeinanderfolgend durch zugeleitete Impulse betätigt werden und die in ihre ursprüngliche Stellung zurückkehren und auf einer. Impuls reagieren, nachdem die letzte Schaltung in der Folge betätigt worden ist Die Impulse von der AND-Schaltung 119, die dem Zähler 111 zugeführt werden, übertragen einen leitenden Zustand von der Ausgangsschaltung 107Λ bis zur nachfolgenden Schaltung 107/. Es sind nur einige der Ausgangsschaltungen mit Bezugsnummern versehen, um die Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht unnötigerweise zu beeinträchtigen. In gleicher Weise ist die letzte Ausgangsschaltung 107/mit der Eingangsschaltung des Dekadenzählers 91 verbunden. Die leitenden Zustände in den Ausgangsschaltungen 99^4 bis 99/ werden aufeinanderfolgend übertragen und reagieren auf Impulse von dem Zähler 111, die in der Ausgangsschaltung 107/auftreten.

Einige der Ausgangsschaltungen iO7A bis 107/ des Zählers 111 sind wahlweise mit den Eingangsschaltungen der AND-Schaltungen 81,79 und 77 verbunden. Die Ausgänge dieser Schaltungen sind mit den Ausgangs-

klemmen 83, 85 bzw. 87 verbunden. In gleicher Weise sind einige der Ausgangsschaltungen 99A bis 99/ des Zählers 91 wahlweise mit den anderen Eingangsschaltungen der AND-Schaltungen 81, 79 und 77 verbunden. Zur wahlweisen Herstellung der Verbindung zwischen den Ausgangsschaltungen der Zähler und den entsprechenden AND-Schaltungen kann ein Schalter verwendet werden, der in viele Positionen bringbar ist und einen Kontaktarm besitzt, der mit einer Mehrzahl von festen Kontakten verbunden werden kann, wobei der Kontaktarm mit einem speziellen AN D-Schaltungseingangsstromkreis verbunden ist und die festen Kontakte jeweils mit einer der Ausgangsschaltungen eines bestimmten Zählers verbunden sind. Um die Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht nachteilig zu beeinträchtigen, sind diese Anordnungen nicht im Detail dargestellt, jedoch mit den Bezugsziffern 93,95,97,101,103 und 105 bezeichnet.

Eine Impulsfolge, die der Leitung 113 zugeführt wird, aktiviert aufeinanderfolgend die Ausgangsschaltungen 107/4 bis 107/. Ein Ausgangsimpuls wird daraufhin dem Dekadenzähler 91 über die Leitung 109 zugeführt. Die Aktivierung des Zählers aktiviert wiederum die Ausgangsschaltung 99Ä Wenn dem Dekadenzähler 111 zwei weitere Impulse zugeführt werden, wird die AND-Schaltung 81 dann aktiviert werden, wenn die Signale diesen gleichzeitig von den Ausgangsschaltungen 99ßund 107Czugeführt werden. Dieser Ausgangsimpuls entspricht einer gegebenen Umdrehung des Greifers 2, nachdem ein Signal von der Klemme 33 der AND-Schaltung 119 zugeführt worden ist. In gleicher Weise wird hach 2,2 Umdrehungen des Greifers 2 ein Impuls von der AND-Schaltung 79 und nach 3,9 Umdrehungen des Greifers 2 ein Impuls von der AND-Schaltung 77 erzeugt.

Das maximale Drehmomentausgangssignal, welches an der Klemme 40 erscheint, wird über die Leitung 41 der OR-Schaltung 67 zugeführt Das minimale Drehmomentausgangssignal, welches an der Klemme 41 erscheint, wird über die Leitung 42 einer Inhibitor-Schaltung 71 zugeführt Diese Schaltung erzeugt ein Ausgangssignal, welches über die Leitung 69 der OR-Schaltung 67 zugeführt wird, bis dieser ein Impuls über die Leitung 73 von der Klemme 83 zugeleitet wird. Die Klemme 41 besitzt außerdem eine Verbindung über die Leitungen 42 und 63 zu dem Eingangsstromkreis der AND-Schaltung 59. Der andere Eingangsstromkreis der AND-Schaltung 59 ist mit der Klemme 85 über die Leitung 61 verbunden. Die AND-Schaltung 59 erzeugt ein Ausgangssignal, welches auf ein Signal von der Klemme 85 anspricht, vorausgesetzt, daß gleichzeitig ein Signal von der Klemme 41 empfangen wird. Der andere Eingangsstromkreis der OR-Schaltung 67 ist mit der Klemme 87 über die Leitung 65 verbunden, so daß die OR-Schaltung ein Ausgangssignal erzeugt, welches auf ein Signal von der Klemme 87 anspricht.

Die Ausgangssignale von der AND-Schaltung 59 bzw. der OR-Schaltung 67 betätigen jeweils entsprechend die Stromkreise 54 und 57. Die Betätigung des Schaltkreises erregt einen Eigenfrequenzoszillator 52, der ein Ausgangssignal von 400 Hertz haben kann. Die Betätigung des Schaltkreises 57 erregt einen Warble-Oszillator 55, der ein Ausgangssignal mit kontinuierlich sich verändernder Frequenz erzeugt, beispielsweise ein Signal, welches kontinuierlich zwischen 500 und 1000 Hertz hin- und herschwankt Die Ausgangssignale der Oszillatoren 52 und 55 werden mit einem Lautsprecher oder einem Horn 45 über den Verstärker 49 und die

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30

35

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60 isolierenden Widerstände 51 und 53 verbunden. Die Anordnung einschließlich der Oszillatoren der Schaltkreise 54 und 57 des Horne:s 45 und des Verstärkers 49 besitzt außerdem einen Indikator zur Erzeugung einer ersten Ausgangsanzeige, die auf ein Signal in einem ihrer Eingangskreise von der OR-Schaltung 67 reagiert, und eine zweite Ausgangsanzeige, die auf ein Signal in ihrem zweiten Eingangskreis von der AND-Schaltung 59 reagiert.

Eine weitere Zählanordnung 75' besitzt die gleichen Einzelteile und arbeitet in einer ähnlichen Weise wie die Zählanordnung 75, weshalb eine erneute Beschreibung der Komponenten der Zählanordnung 75 und eine Beschreibung ihrer Arbeitsweise nicht im einzelnen gegeben wird. Jede Einzelheit der Zählanordnung 75' ist mit der gleichen Bezugszifl'er wie die Einzelheiten der Zählanordnung 75 bezeichnet, wobei jeweils ein ' hinzugefügt wurde. Diese beiden Zählanordnungen unterscheiden sich dadurch, daß die Zählanordnung 75' die Umdrehungen des Verbindungsstückes 181 mißt, während die Zählvorrichtung 75 die Rotation des Greifers 2 bestimmt. Auf diese Weise wird eine Impulsfolge, die der Leitung 113' zugeführt wird, aufeinanderfolgend die Anzahl der Ausgangskreise von 107Λ bis 107/ aktivieren. Ein Ausgangsimpuls wird daraufhin dem Dekadenzähler 9Γ über die Leitung 109' zugeführt. Die Aktivierung des Zählers 9V wird nun wiederum dem Ausgangskreis 99Z?' erregen. Wenn zwei zusätzliche Impulse dem Dekadenzähler 11Γ zugeführt worden sind, wird die AND-Schaltung 81' dann erregt, wenn zwei Signale gleichzeitig dieser von den Ausgangskreisen 99ß' und 107' zugeführt worden sind. Dieser Ausgangsimpuls entspricht einer bestimmten Drehung des Zwischenstückes 181, nachdem ein Signal der AND-Schaltung 119' von der Klemme 33 zugeführt worden ist. In gleicher Weise wird nach 2,2 Umdrehungen des Verbindungsstückes 181 ein Impuls durch die AND-Schaltung 79' und nach 3,9 Umdrehungen des Verbindungsstückes 181 ein Impuls durch die AND-Schaltung 77' erzeugt.

Ein manuell zu betätigender Bedienungsknopf 89 steht mit den Zählern 91,111, 9Γ und 111' zum Zwecke der Rückstellung des Zählers in die Ausgangslage in Verbindung, so daß die Ausgangskreise 99Λ, 107A, 99A' und 107Λ'aktiviert werden. Die Dekadenzähler können als starre Anordnungen oder als Schrittschalter ausgebildet sein. Mit den mechanischen Schrittschaltern ist eine Stromquelle verbunden, wie es bei mechanischen Zählern dieser Art üblich ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Es soll angenommen werden, daß der Greifer 2 der Zange mit dem oberen Teil des Rohres 180 im Eingriff steht und daß die Leitung, die dem Motor 5 Preßluft zuführt, mit einem geeigneten Druckluftreservoir verbunden ist. Der Schalter 189 ist offen, so daß die Zählanordnung 75 in und die Zählanordnung 75' außer Betrieb ist Die Bedienungsperson betätigt die mechanische Zählanordnung 15, um das Relais 13 zu aktivieren und das Ventil 11 zu öffnen. Der Greifer 2 beginnt sich zu drehen und erzeugt Impulse in der Leitung 123. Diese Impulse erzeugen jedoch kein Ausgangssignal von der AND-Schaltung 119, bis ein vorbestimmtes Bezugsdrehmoment von dem Greifer 2 ausgeübt worden ist, so daß ein Ausgangssignal in der Leitung 121 erzeugt wird. Daraufhin erzeugt die AND-Schaltung 119 einen Impuls, der durch die Zählanordnung 75 gezählt wird. Wenn die ineinanderpassenden Teile der Rohrabschnitte, die miteinander verschraubt werden sollen, abee-

nutzt oder dreckig sind, wird bei der Rotation ein Minimaldrehmomentsignal, welches größer ist als das besagte Bezugsdrehmomentsignal schnell in der Leitung 42 auftreten und über den Inhibitor 71 der OR-Schaltung 67 zugeführt, um den Wobbel-Oszillator 55 zu betätigen. Die Bedienungsperson wird daraufhin die Einstellvorrichtung 15 abschalten, um den Motor 5 außer Betrieb zu setzen. Sie wird daraufhin den Bedienungsknopf 89 betätigen, um die Zählvorrichtungen 91 und 111 in ihre Ausgangslage zurückzustellen, worauf er die schadhafte Verbindungsstelle repariert oder ersetzt.

Wenn die Gewindegänge des oberen Rohres 180 nicht abgenutzt oder dreckig sind, wird über die Leitung 73 nach einer vorbestimmten Anzahl von wenigen Umdrehungen des Greifers 2 beispielsweise 1,2 Umdrehungen weitergeleitet, um den Inhibitor 71 zu aktivieren, so daß ein Signal in der Leitung 42 die OR-Schaltung 67 über die Leitung 69 nicht erregt. Sollte der Greifer eine außergewöhnlich große Zahl von Umdrehungen durchlaufen, ohne daß sich ein erwünschtes minimales Drehmoment aufbaut, wie beispielsweise wenn ein neues Verbindungsstück auf eine neue Rohrleitung 180 aufgeschraubt wird, oder wenn die beiden Gewinde nicht genau aufeinander passen, wird ein Ausgangssignal an der Klemme 87 erzeugt, nachdem der Rohrabschnitt 180 eine vorgegebene maximale Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 7,8 Drehungen, durchlaufen hat. Nun wird wiederum ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 erzeugt, um den »Zurückweisungs«-Wobbel-Oszillator 55 zu betätigen. Wenn sich jedoch das gewünschte minimale Drehmoment aufbaut, nachdem ein Impuls an der Klemme 87 erscheint, werden gleichzeitig Signale den Eingangsschaltungen der AN D-Schaltung 59 über die Leitungen 63 und 61 zugeführt, wenn das Rohr 180 eine bestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 4,5, durchlaufen hat Dadurch wird ein Ausgangssignal von der AN D-Schaltung 59 erzeugt, um den Eigenfrequenz-Oszillator 52 zu erregen, so daß die Bedienungsperson weiß, daß die Verbindung in richtiger Weise hergestellt worden ist, worauf der Motor 5 durch Schließung des Ventils 11 eingehalten wird.

Zusammenfassend wird bei der Herstellung einer Rohrverbindung das »Zurückweisungs«-Signal des Warble-Oszillators 55 unter irgendeiner der folgenden Bedingungen erzeugt:

1.) Wenn die vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen durchgeführt ist, bevor ein vorbestimmtes, minimales Drehmoment erreicht ist. oder

2.) wenn ein vorbestimmtes maximales Drehmoment erreicht ist, bevor eine vorbestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen durchgeführt ist, oder

3.) wenn das besagte minimale Drehmoment erreicht wird, bevor eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen durchgeführt ist

Das »Annahmew-Signal des Eigenfrequenz-Oszillators 52 tritt ein, wenn:

1.) besagtes minimales Drehmoment auftritt, wenn oder nachdem die mittlere Anzahl von Umdrehungen durchgeführt worden ist, jedoch bevor die maximale Umdrehungszahl erreicht worden ist, oder

2.) wenn die mittlere Anzahl von Umdrehungen durchgeführt worden ist, wenn oder nachdem das besagte minimale Drehmoment erreicht worden ist, bevor jedoch das maximale Drehmoment auftritt.

Wenn der Schalter 189 geschlossen worden ist, werden die Umdrehungen des Verbindungsstückes 181 gezählt und registriert und zur Ausgabe eines Signals bezüglich der Annahme oder der Zurückweisung der Schraubverbindung zwischen dem Verbindungsstück 181 und dem Rohrabschnitt 182 verwendet in gleicher

ίο Weise, wie die Umdrehungen des Rohres 180 gezählt und registriert und zur Ausgabe eines Signals bezüglich der Annahme oder Zurückweisung der Schraubverbindung zwischen dem Rohrabschnitt 180 und dem Verbindungsstück 181 verwendet werden.

Auf diese Weise wird, wenn die Gewindegänge des Verbindungsstückes 181 und des Rohrabschnittes 182 nicht abgenutzt oder dreckig sind, ein Impuls in der Leitung 73' erzeugt, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von wenigen Umdrehungen des Greifers 2, beispielsweise 0,6 Umdrehungen, durchgeführt sind, um die Inhibitorschaltung 71 zu aktivieren, so daß ein Signal innerhalb der Leitung 42 die OR-Schaltung 67 über die Leitung 69 nicht aktiviert. Sollte das Verbindungsstück 181 eine außergewöhnlich große Zahl von Umdrehungen durchführen, ohne daß ein angestrebtes minimales Drehmoment eintritt, wie beispielsweise wenn ein neues Verbindungsstück auf eine neue Rohrleitung 182 aufgeschraubt wird und die Gewindegänge nicht aufeinanderpassen, so wird ein Ausgangssignal an der Klemme 87' hervorgerufen, nachdem das Verbindungsstück 181 eine vorgeschriebene maximale Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 3,9 Umdrehungen, durchlaufen hat. Hierdurch wird wiederum ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 erzeugt, um den Wobbel-Oszillator 55 zu aktivieren. Wenn nun innerhalb der verschraubten Verbindung zwischen dem Zwischenstück 181 und dem Rohrabschnitt 182 ein maximales Drehmoment auftritt, bevor wenige Umdrehungen des Zwischenstückes 181 durchgeführt worden

■ίο sind, wird ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 erzeugt, um den Wobbel-Oszillator 55 zu aktivieren. Wenn jedoch das erstrebte minimale Drehmoment auftritt, nachdem ein Impuls an der Klemme 83' anliegt, und bevor ein Impuls an der Klemme 87' erscheint, werden gleichzeitig Signale an die Eingangskreise der AND-Schaltungen 49 über die Leitungen 63 und 61' herangeführt, wenn das Rohr eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen, beispielsweise 2,2 Umdrehungen, durchlaufen hat. Dadurch wird ein Ausgangssignal von der AND-Schaltung 59 erzeugt, um dem Eigenfrequenz-Os7illator 52 tu erregen, womit die Bedienungsperson weiß, daß die Verbindung ordnungsgemäß hergestellt worden ist, worauf der Motor 5 durch Schließen des Ventils 11 eingehalten wird.

Die Zähler 187 (oberes Rohr 180) und 188 (unteres Rohr 182) werden zusammen mit dem Registrierstreifen 165 berücksichtigt, wenn es notwendig ist zu bestimmen, ob das obere oder das untere Rohr oder beide für das Rückweisungssignal verantwortlich sind.

Eine weitere Betriebsanordnung liegt darin, daß die AND-Schaltungen 81' und 77' herausgenommen werden, während der Schalter 95' und die AND-Schaltung 79' direkt mit der AND-Schaltung 79 verbunden werden. Dadurch wird ein selbsttätiges Weiterschreiten der AND-Schaltung 79 bei jedem zusätzlichen Verschraubungsschritt des Verbindungsstückes (untere Verbindung), welcher mit Hilfe der Zählvorrichtung 75 angezeigt wird, ermöglicht. Für diese Anordnung

können die vier Einstellungen für die Herstellung der Verbindung wie folgt sein:

Zählvorrichtung 75'
Mittlere Einstellung

Zählvorrichtung 75

Niedrige Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung

2,2 Umdrehungen

1,2 Umdrehungen 2,2 Umdrehungen 7,8 Umdrehungen

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Wenn beispielsweise die untere Verbindung über 2,2 Umdrehungen angezogen worden ist, wird die AND-Schaltung 79 auf 4,5 Umdrehungen weitergestellt werden, um zu gewährleisten, daß an der oberen Verbindung 2,2 Umdrehungen zur Durchführung kommen.

Eine weitere Möglichkeit der Anordnung liegt in dem Anschluß des Schalters 93' und der AND-Schaltung 81 sowie des Schalters 95' und der AND-Schaltung 79' direkt an die AND-Schaltung 79, und des Schalters 97' und der AND-Schaltung 77' direkt an die AND-Schaltung 77. Diese Anordnung ermöglicht das selbsttätige Weiterschreiten der AND-Schaltungen 81,79 und 77 bei jeder weiteren Verschraubung des Verbindungsstückes (untere Verbindung), welches über die Zählanordnung 75' angezeigt wird. Für diese Anordnung können die sechs Einstellungen für die Herstellung der Schraubverbindung wie folgt sein:

Zählanordnung 75'
Untere Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung

Zählanordnung 75

Untere Einstellung
Mittlere Einstellung
Maximale Einstellung

0,6 Umdrehungen 2,2 Umdrehungen 3,9 Umdrehungen

15

20

25

30

35

40

Um die optimale Anzahl von Umdrehungen, die für die Herstellung der besten Schraubverbindung erforderlich ist, zu bestimmen, wird die folgende Gleichung verwendet:

N =

a_y (C² - er) (b)

E{f-tr)TP

50 Dabei ist

N — die Anzahl der Umdrehungen

ay = die Zugfestigkeit des Materials des Verbindungsstückes

c = der äußere Durchmesser der Hülse

b = der Rollkreisdurchmesser

a = der innere Durchmesser des eingeschraubten Stückes

E = der Youngsche Elastizitätsmodul

T — die Konizität des Gewindes

P = die Gewindesteigung.

In F i g. 3 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die erste Ausgangsreaktion, auf die weiter oben Bezug genommen wird, die Schließung des Ventils 11 ist, um selbsttätig die Energiezufuhr zum Motor 5 zu unterbrechen. Der Ausgang des Schaltkreises 57 wird direkt der Ventilanordnung 15 zugeführt, um das Ventil 11 schließen, wenn ein Ausgangssignal von der OR-Schaltung 67 dem Schaltkreis 57 zugeführt wird. Der Schaltkreis 57 kann normalerweise geschlossen sein, so daß die Bedienungsperson einen Kontakt schließen kann, um die Windungen des Relais 13 zu erregen, indem ein Schaltknopf 15Λ der in Reihenschaltung mit dem Schaltkreis 57 liegt, betätigt wird. Das Ausgangssignal der OR-Schaltung 67 oder der AND-Schaltung 59 öffnet den Schaltkreis 57, wodurch die Windungen des Relais 13 entregt und das Ventil 11 geschlossen wird.

Wenn es sich um die Herstellung einer zweifachen Schraubverbindung mit einem frei beweglichen Zwischenstück 181 handelt, ist der Schalter 189 geschlossen, was nicht dargestellt ist. Bei der Herstellung einer einfachen Schraubverbindung ist der Schalter 189 wie dargestellt, geöffnet.

Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile:

1.) Es treten keine Undichtigkeiten mehr auf.

2.) Es entfällt die Notwendigkeit für Druckprüfungen.

3.) Die Zeit, die für Druckprüfungen erforderlich ist, wird eingespart

4.) Die Verwendung von API und anderen weniger hochwertigen Verbindungsteilen wird bei Verbindungen ermöglicht, bei denen hohe Drücke auftreten können.

5.) Das Herangehen an Prüfungen und Fehler, wie es in der Vergangenheit für die Herstellung von Rohrverbindungen üblich war, wird durch ein wirkungsvolles Verfahren zur Vermeidung von Undichtigkeiten ersetzt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei an ihren Enden mit einem Gewinde versehenen Rohrabschnitten, bei dem die Rohrabschnitte miteinander verbunden werden, indem der eine Rohrabschnitt gegenüber dem anderen gedreht wird, bis ein vorbestimmtes Drehmoment erreicht ist, wobei die Anzahl der Umdrehungen bis zur Erreichung dieses Drehmoments angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Drehmoment mit einem Bezugsdrehmoment verglichen und die Drehung der Rohrabschnitte in Abhängigkeit von der Vollendung einer Anzahl vorbestimmter maximaler, mittlerer oder minimaler Umdrehungen beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern beendet wird, wenn die vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen erreicht ist, bevor ein vorbestimmtes minimales Drehmoment, welches größer ist als das Bezugs-Drehmoment, erreicht worden ist

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern beendet wird, wenn ein vorbestimmtes maximales, über dem Bezugsdreh- . moment liegendes Drehmoment erreicht ist, bevor die vorbestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen vollendet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern beendet wird, wenn ein minimales, über dem Bezugs-Drehmoment liegendes Drehmoment erreicht ist, bevor die vorbestimmte minimale Anzahl von Umdrehungen vollendet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern bei einem minimalen, über dem Bezugs-Drehmoment liegenden Drehmoment beendet wird, wenn oder nachdem die vorbestimmte mittlere Anzahl von Umdrehungen, jedoch bevor die vorbestimmte maximale Anzahl von Umdrehungen vollendet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des einen Rohrabschnitts gegenüber dem andern bei der vorbestimmten mittleren Anzahl von Umdrehungen beendet wird, wenn oder nachdem ein über dem Drehmoment liegendes minimales Drehmoment, jedoch bevor ein maximales Drehmoment erreicht ist.

7. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche bei Rohrabschnitten, welche durch eine Gewindemuffe verbunden werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem angetriebenen Greifer zur Drehung eines mit Gewinden versehenen Rohrabschnitts in bezug auf einen entsprechend ausgebildeten zweiten Rohrabschnitt, einem Drehmomentmeßinstrument zur Erzeugung eines Signals, welches das bei der Verdrehung des einen Rohrabschnitts gegen den anderen aufgewandte Drehmoment anzeigt, sowie einer Anordnung zur Bestimmung der Umdrehungszahl, die ein zweites Signal erzeugt, das die Anzahl von Umdrehungen des einen Rohrabschnitts anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuergerät, welchem die beiden Signale zuführbar sind, und eine Schaltung vorgesehen sind, innerhalb welcher das auftretende Ist-Drehmoment mit einem Bezugs-Drehmoment vergleichbar ist und die gemessenen Umdrehungen mit einer vorbestimmten maximalen, mittleren oder minimalen Umdrehungszahl in Beziehung setzbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Anordnung (4, 184, 185) zur Bestimmung der Umdrehungszahl vorgesehen ist, die ein drittes Signa! erzeugt, das die Anzahl der Umdrehungen eines dritten Rohrteiles (181) in bezug auf den zweiten der Rohrabschnitte (182) anzeigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltanordnung vorgesehen ist, mittels welcher das dritte Signal, welches die Anzahl der Umdrehungen des dritten Rohrteiles (181) repräsentiert, dem Steuergerät zuführbar isL

11. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 8 für Rohrabschnitte, welche beide Rohre (180, 182) sind.

12. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10 für Rohrabschnitte, von denen eines ein Rohr (182) und das andere eine Verbindungsmuffe (181) sind.