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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR TRANSMITTING FORCES TO MOBILE BODIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/018181
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to transmit translational and/or rotational forces to mobile bodies using grippers, the invention calls for the grippers to be fitted with linings, made of an elastomeric material, which act as a substrate for a multiplicity of hard particles embedded in the material. These particles have sharp points which are oriented towards the surface of the body being gripped.

Inventors:
JAENSCH MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/DE1991/000377
Publication Date:
November 28, 1991
Filing Date:
May 08, 1991
Export Citation:
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Assignee:
WEATHERFORD PROD & EQUIP (DE)
International Classes:
B25B1/24; B25B5/14; B25B5/16; B25B7/02; E21B19/07; E21B19/10; E21B19/16; (IPC1-7): B25B1/24; E21B19/10
Foreign References:
DE705856C1941-05-12
US3799010A1974-03-26
US2765000A1956-10-02
US1650101A1927-11-22
DE806426C1952-02-21
US3368252A1968-02-13
GB2011028A1979-07-04
US2793136A1957-05-21
GB489305A1938-07-25
Attorney, Agent or Firm:
ARENDT, Helmut (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zum Einleiten von trans latc ri sehen Kräften und/oder Drehmomenten in bewegbare Körper mit Hilfe von die bewegbaren Körper erfassenden Klemmbacken, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (2) mit Einlagen (5) aus elastomerem Ma¬ terial (10) als Trägermaterial für eine Vielzahl eingebetteter harter Teilchen (9,11,12) mit gegen die AnlagefLachen der zu klemmenden Körper gerichteten Spitzen ausgerüstet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägermaterial stabförmige Elemente (9,11) geringen Querschnitts eingebettet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägermaterial Nadeln (9,11) eingebettet sind, deren an¬ griffssei t i ge Enden wenigstens bis zum Innenumfang der Einlagen reichen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (11) mit einer von der radialen Richtung abweichenden Neigung im Trägermaterial angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelkontur eine Unstetigkei tsste l le (11a) aufweist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß die k lemmbac kense i t i gen Enden der Nadeln mit Abstand vor den An lagef La chen der elastomeren Einlagen an den Klemmbacken enden .
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebetteten Teilchen körnige Partikel sind und aus einem der Materialien Diamant, Glas, Keramik, Korund, Quarz bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die körnigen Partikel aus einem Gemisch der Materialien Diamant, Glas, Keramik, Korund, Quarz bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,7,8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die körnigen Partikel annähernd von gleicher Größe sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,7,8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die körnigen Partikel unterschiedliche Größen haben .
11. Vorrichtung nach einem der Ansorüche 1 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Einlagen in die Klemmbacken eingeklebt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Einlagen und die Klemmbacken mit einer senkrecht zur Kra ftübert ragungsri chtung gerichteten Profi lierung zur formschlüssigen Verbindung ineinandergreifen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Einlagen in kämme rförmi gen Ausneh ungen der Klemmbacken angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Klemmbacken mit den Einlagen zum Umfassen rohrför iger Tei le scha lenförmi g ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfassungswinkel einer Klemmbacke mit Einlage annähernd 180° beträgt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (21) in einem mehrteiligen Adapter (23) angeordnet und die Adapterteile in Keilen(26) einer Rohrkei Lk le me zum Ablassen und Halten eines Rohrstrangs (30) befestigt sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterteile (23a 23b) formschlüssig mit den Kei len ver¬ bunden sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 16, 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptertei le mit den Einlagen einen Umfassungswinkel von etwa 1 0 " aufweisen.
Description:
Vorrichtung zum Einleiten von Kräften in bewegbare Körper

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von trans¬ latorischen Kräften und/oder Drehmomenten in bewegbare Körper mit Hilfe von die Körper erfassenden Klemmbacken.

Beim Einsatz von Vorrichtungen vorgenannter Art müssen erhebliche Klemmkräfte erzeugt werden, um beispielsweise schwere Tei le heben oder auch nur verschieben zu können. Große Drehmomente werden ferner benötigt, um beispielsweise Rohre miteinander zu verschrau- ben bzw. zu lösen. Zur sicheren Übertragung der Klemmkräfte auf die bewegbaren Körper werden vielfach Messer verwendet, mit denen die Klemmbacken bestückt sind. Die Messer oder andere, die ört¬ liche Flächenpressung erheblich vergrößernde Elemente verletzen häufig die Oberflächen der zu bewegenden, starren Körper oder führen zu unerwünschten Ei nprägungen, so daß die beschädigten Körperoberflächen verstärkt einer Korrosion ausgesetzt sind. In der ö Ife Idtechni k wird aus diesem Grunde zunehmend Edelstahl für Boh r loch röhre verwendet. Deshalb wird aus Kostengründen Wert auf eine lange Lebensdauer gelegt. Nachtei lig ist ferner, daß sich die Klem backenmesser nach dem Einpressen in das Material und dem Absetzen der Anpreßkräfte häufig nur schwer von den er¬ faßten Flächen der zu bewegenden Körper lösen. Insbesondere be¬ troffen hiervon ist das Lösen von Klemmessern von einem Rohr

nach einem Ent schraubungsvorgang, denn nach dem vollständigen Lösen eines Rohres von einem Anschlußstück ist es sehr schwierig, durch eine Drehrichtungsumkehr die Klemmbacken vom entschraubten Werkstück abzunehmen, da ein Gegenmoment nicht mehr vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung nach dem eingangs genannten Gattungsbegriff so auszubilden, daß ein beschädigungsfreier Angriff der Klemmbacken an den Oberflächen der zu erfassenden und zu bewegenden Körper ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die Klemmbacken mit Einlagen aus elastomerem Material als Träger¬ material für eine Vielzahl harter Tei lchen mit gegen die Anlage¬ flächen der zu klemmenden Körper gerichteten Spitzen ausgerüstet sind.

Die Erfindung ermöglicht die Übertragung großer senkrecht zu den Klemmkräften gerichteter translatorischer Kräfte oder großer Drehmomente auf starre, zu bewegende Körper, ohne deren Ober¬ flächen zu verletzen und dadurch einer erhöhten Korrosion aus¬ zusetzen und zwar weitgehend unabhängig vom verwendeten Material. Es können ohne Nachtei le auch Körper aus Kunststoff erfaßt wer¬ den. Dieser Vorteil wird durch einen breitflächigen, kombinier¬ ten Reib- und Formschluß erreicht, wobei die Elastizität des Trägermaterials für einen vollflächigen Kontakt zwischen der Einlage und den zu erfassenden Oberflächen auch dann sorgt, wenn diese von einer genauen ebenen bzw. z lindrischen Gestalt ab¬ weichen und beispielsweise Bereiche größerer oder geringerer Un¬ ebenheiten bzw. Krümmungen aufweist.

Von besonderem Vortei l ist die Verwendung nadeiförmiger Elemente, die in das Trägermaterial eingebettet sind. Die angriffsseitigen Enden der Nadeln reichen im wesentlichen bis an die am zu be¬ wegenden Körper anliegende Fläche der Einlage, während vorzugs¬ weise die k lemmbackensei ti gen Enden der Nadeln mit Abstand vor der Anlagefläche der elastomeren Einlagen an den Klemmbacken

enden. Das zwischen den klemmbackenseitigen Nadelenden und den Klemmbacken befindliche elastomere Material kann für einen Aus¬ gleich bei Unebenheiten der zu klemmenden Teile sorgen, da bei hohem Druck elastomeres Material seitlich nachfließen kann.

Anstelle der Nadeln können andere harte Partikel kornför iger

Gestalt verwendet werden. Hierfür eignen sich Kristallkörner gleicher oder verschiedener Größe aus Diamant, Glas, Korund, Quarz, Keramik und dergleichen.

Weitere, die Erfindung vortei lhaft gestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Ze chnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung zum übertragen von Kräften auf zu bewegende Körper rein schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

Es zei gen :

Fig. 1 den Querschnitt durch ein Rohr mit dieses umfassenden

K lem backen, Fig. 2 den Längsschnitt A-B durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs des Längs¬ schnitts A-B, Fig. 4 die vergrößerte Draufsicht auf einen Tei l der Einlage mit eingebetteten nadeiförmigen Tei len, Fig. 5 die Anordnung von nadeiförmigen Tei len mit einer Neigung zur radialen Richtung, Fig. 6 die vergößerte Darstellung eines Längsschnittbereichs einer Einlage mi eingebetteten körnigen Partikeln, Fig. 7 den Querschnitt durch eine Roh rkei l k lemme mit Einlagen mit eingebetteten nadeiförmigen Tei len, Fig. 8 einen Längsschnitt durch die Rohrkei lklemme nach Fig. 7 und Fig. 9 Einzeltei le der Rohrkei lklemme in schaubi ldl icher Dar- ste l lung .

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird ein Rohrabschnitt 1

von einer Klemmbacke 2 umfaßt, welche aus einem Spannkörper 3 und einer Backenschale 4 zur Aufnahme einer Einlage 5 aus einem elastomeren Material besteht. Der* Spannkörper 3 zeigt scharnier¬ artige Befest i gungs laschen 3a zwischen welche die Laschen nicht dargestellter, hebelartiger Halteelemente greifen, die d-urch Ein¬ schieben eines Bolzens durch die Bohrungen 6 gesichert werden. Die Schale 4 bildet zusamenn mit der Oberfläche des Rohres 1, den sti rnsei t i gen Endringen 7 sowie Längsleisten 8 eine Kammer zur Aufnahme der Einlagen 5.

Die Einlage 5 aus elastomerem Material enthält gemäß Fig. 1 und 4 radial ausgerichtete Nadeln 9, deren radial äußere Enden mit Ab¬ stand vor der Backenschale 4 enden. Das elastomere Material 10 in diesem Bereich hat daher die Möglichkeit, bei Unebenheiten der zu verschraubenden Tei le unter hohem Druck seitlich zu ver¬ setzen und die Unebenheiten zu kompensieren. Bei dem Ausführungs¬ beispiel nach Fig. 5 sind Nadeln 11 mit einer Neigung zur Ra¬ dialrichtung eingebettet. Ihr Verlauf zeigt im radial äußeren Bereich eine Unsteti gkei tsste l le 11a in Form eines Knickpunktes, der zu einem radial gerichteten Bereich überleitet. Die Nadeln sind dadurch besser in der Lage, seitlich ausweichen zu können, sofern dieses durch nicht vollständig gleichmäßige Oberflächen, an denen die Einlage anliegt, notw ndig sein sollte. Die Nadeln sind dadurch gleichsam federnd ausgebildet. Als geeignete Ma¬ terialien für die Nadeln können Metalle auf Eisen- und Nicht¬ eisenbasis genannt werden. Denkbar sind auch Nadeln aus Kunst¬ stoff genügender Härte. Diese können zu einer besonders schonen¬ den Behandlung der zur erfassenden Oberflächen beim übertragen hoher Drehmomente führen. Bei allen stabförmigen Tei len wird ein zu weitgehendes Ausweichen oder Knicken durch den allseitig wirkenden Druck des Trägermaterials verhindert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 enthält das elastomere Material der Einlage 5 körnige Partikel 12, beispielsweise Dia¬ mantstaubkörner. Geeignet sind andere kri sta L Iförmi ge Materialien,

wie Quarz, Glas, Korund, Keramik und dergleichen.

Die Einlagen 5 können gemeinsam einen Umfassungswinkel von fast 360° bi lden, so daß nur geringfügige, d-. h . schli zförmige Freiräume 13 entstehen, die zur Gewährleistung einer ausreichen- den Anpreßkraft vorhanden sein müssen. In Verbindung mit dem großen Umfassungswinkel kann die Flächenpressung durch die Länge der Einlagen bestimmt werden, so daß Einlagen gefertigt werden können, deren Flächenpressung dem jewei ligen Rohrmaterial gerecht wi rd .

Bei der Vorr chtung nach Fig. 7 bis 9 ist die das Rohr 20 umfas¬ sende Einlage in drei Segmente 21a bis 21c untertei lt. Jedes Seg¬ ment ist in einem mehrtei ligen Adapter 23a bis 23c formschlüssig befestigt. Die Adapter 23a bis 23c sind formschlüssig über schwal- benschwanzförmige Nuten 24 und entsprechend ausgebi ldete Federn 25 mit Ke len 26a bis 26c verbunden.

Durch Endringe 27 und Längsleisten 28 werden an den Adapterele¬ menten 23 kammerförmi ge Aufnahmeräume für die Einlagen 21 mit ihren starren Schalen 22 gebi ldet. Die Einlagen sind somit sowohl gegen Verdrehung, als auch gegen Verschiebung in Längsrichtung gesichert.

Im montierten Zustand liegen die Kei le 26 mit ihren äußeren Man¬ telflächen in einer kei lförmig ausgebi ldeten Öffnung 32 eines Gehäuseringes der gesamten Roh rkei l k lemme . Durch die Gewichts¬ kraft des Rohrstrangs 30 in Richtung des Pfei les 31 schieben sich alle an der Rohrkei lklemme betei ligten Elemente ineinander und halten den Rohrstrang nach dem Lösen eines Elevators am obe¬ ren Rohrstrangende, ohne daß der Außenmantel des Rohrstrangs durch Einschnitte oder Einkerbungen messerartiger Werkzeuge be¬ schädigt wird.