DE1014495B

DE1014495B - Hydraulic lifting device, especially for deep drilling rigs

Info

Publication number: DE1014495B
Application number: DED23558A
Authority: DE
Inventors: Gustav Isenberg; Dipl-Ing Kurt Ruppelt; Dipl-Ing Waldemar Becker; Dipl-Ing Georg Sander
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1956-08-10
Filing date: 1956-08-10
Publication date: 1957-08-29

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei hydraulischen Hubzylindern kann die wirksame Kolbenfläche nicht verändert werden. Sollen mit einem solchen Gerät z. B. unterschiedliche Lasten gehoben werden, dann muß man den Flüssigkeitsdruck ändern. Hydraulische Rotationsmotoren hingegen kann man so bauen, daß ihre Schluckmenge sich verändern läßt. Auf diese Weise ist es möglich, solche Motoren mit konstanter Leistung zu betreiben, wenn unterschiedliche Lasten gehoben werden sollen, also große Lasten mit kleiner Geschwindigkeit und kleine Lasten mit großer Geschwindigkeit. Hierbei ist das Produkt von Drehmoment und Drehzahl konstant. Um dieses Ziel bei Verwendung von hydraulischen Zylindern zu erreichen, müßten die Pumpen überdimensioniert werden.In the case of hydraulic lifting cylinders, the effective piston area cannot be changed. Should be with a such device z. B. different loads are lifted, then you have to change the fluid pressure. Hydraulic rotary motors, on the other hand, can be built in such a way that their amount can be changed. In this way it is possible to operate such motors with constant power, if different Loads are to be lifted, i.e. large loads with low speed and small loads with large Speed. The product of torque and speed is constant here. To help achieve this To achieve the use of hydraulic cylinders, the pumps would have to be oversized.

Um auch Hubzylinder in der gleichen Weise wie selbstregelnde Motoren betreiben zu können, schlägt die Erfindung vor, den Hubzylinder in mehrere Zylinder zu unterteilen, die wahlweise einzeln oder zu mehreren zur Wirkung gebracht werden. Die Ausbildung ist dabei so getroffen, daß sich einer der Zylinder in der vom Lastangriff bestimmten Achse befindet, den die übrigen Zylinder in sich einschließen. Dann läßt es sich einrichten, daß in jedem Falle die Resultierende der von den Zylindern ausgeübten Kräfte mit der von der Last bestimmten Achse zusammenfällt, wenn man die sich in bezug auf den mittleren Zylinder gegenüberliegenden, ein Paar bildenden Zylinder mit oder ohne den mittleren Zylinder zusammenschaltet. Bildet man diese Zylinder als Teleskopzylinder aus, dann erhält man ein Gerät, das insbesondere für den Antrieb von Tiefbohranlagen besondere Vorzüge den bisherigen Antriebsmitteln gegenüber hat.In order to be able to operate lifting cylinders in the same way as self-regulating motors, suggests the invention proposes to subdivide the lifting cylinder into several cylinders, either individually or in groups be brought into effect. The training is made so that one of the cylinders is in the from Load application is certain axis, which include the other cylinders in itself. Then it can be arranged that in each case the resultant of the forces exerted by the cylinders is determined by that of the load Axis coincides if one sets the opposite in relation to the central cylinder, a pair forming cylinder interconnects with or without the central cylinder. If one forms these cylinders as telescopic cylinders off, then you get a device that is particularly beneficial for driving deep drilling rigs has compared to the previous drive means.

Es fallen die hohen Beschleunigungskräfte für die rotierenden Massen beim Anfahren fort, so daß Leistung frei wird für das Heben der Nutzlast. Der Wirkungsgrad der Anlage, gemessen an der zu hebenden Last am Haken, wird damit wesentlich verbessert. Auch ein besonders feinfühliges Heben und Senken der Last wird ermöglicht, was gerade bei Tiefbohranlagen eine wichtige Rolle spielt. Ferner wird mit verhältnismäßig einfachen Mitteln, nämlich durch Drosselung der Ventile, ein automatisches Nachlassen des Bohrgestänges beim Bohren erreicht. Bei den bisher bekanntgewordenen Anlagen ist das nur durch eine umfangreiche und teure Einrichtung möglich. Die gesamte Anlage des Hubwerkes wird ebenfalls vereinfacht, da Kronenblock, Rollenblock, Seil und Kupplungen zum Schalten der einzelnen Geschwindigkeitsstufe fortfallen.The high acceleration forces for the rotating masses during start-up continue, so that performance becomes free for the lifting of the payload. The efficiency of the system, measured by the load to be lifted on Hook, is thus significantly improved. Particularly sensitive lifting and lowering of the load is also possible enables what plays an important role especially in deep drilling rigs. Furthermore, with relatively simple Means, namely by throttling the valves, an automatic slackening of the drill pipe during drilling achieved. With the systems that have become known so far, this is only due to extensive and expensive equipment possible. The entire system of the hoist is also simplified because the crown block, pulley block, rope and Clutches for switching the individual speed levels are omitted.

Mit einem Hubgerät der erfindungsgemäßen Art kann zwar das Produkt Hubkraft mal Hubgeschwindigkeit nicht stufenlos verändert werden; eine sehr hohe Feinstufigkeit läßt sich aber erzielen, wenn man den einzelnen Zylinderpaaren unterschiedliche Querschnittsflächen gibt. Wählt man dabei für den mittleren Zylinder eine Querschnittsfläche, um deren Größe sich die Querschnitts-With a lifting device of the type according to the invention, it is true that the product lifting force times lifting speed cannot be changed continuously; a very high level of precision can be achieved if you look at the individual There are pairs of cylinders with different cross-sectional areas. If one chooses a cross-sectional area for the middle cylinder, the size of which the cross-sectional

Hydraulische Hubeinrichtung,
insbesondere für TiefbohranlagenHydraulic lifting device,
especially for deep drilling rigs

Anmelder:Applicant:

Demag Aktiengesellschaft,
Duisburg, Wolfgang-Reuter-PlatzDemag Aktiengesellschaft,
Duisburg, Wolfgang-Reuter-Platz

Gustav Isenberg, Dipl.-Ing. Kurt Ruppelt, Duisburg,
Dipl.-Ing. Waldemar Becker, Westercelle (Hann.),
und Dipl.-Ing. Georg Sander, Ehlershausen über Lehrte, sind als Erfinder genannt wordenGustav Isenberg, Dipl.-Ing. Kurt Ruppelt, Duisburg,
Dipl.-Ing. Waldemar Becker, Westercelle (Hann.),
and Dipl.-Ing. Georg Sander, Ehlershausen on Lehrte, have been named as the inventor

flächen der Zylinder jedes Paares voneinander unterscheiden, dann lassen sich z. B. bei Anwendung von einem mittleren Zylinder und drei Zylinderpaaren durch verschiedene Kombinationen dieser Zylinderpaare mit oder ohne den mittleren Zylinder fünfzehn Stufen erreichen.areas of the cylinder of each pair differ from each other, then z. B. when using a middle cylinder and three cylinder pairs by using various combinations of these cylinder pairs or reach fifteen steps without the middle cylinder.

In den Abb. 1 und 2 der Zeichnung ist ein diesem Vorschlag entsprechendes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens im Längs- und Querschnitt dargestellt. Der Zylinder 1 ist von den Zylindern 2 bis 7 umgeben. Die feststehenden Teile α der Zylinder sind an eine gemeinsame Traverse 8 angeschlossen und an ihrem unteren Ende durch die Traverse 9 miteinander verbunden. In der gleichen Weise sind die verschiebbaren Zylinderteile b und c und die Kolbenstangen d mittels der Traversen 10 bis 12 zusammengeschlossen.
Die kleinste Last wird mit dem Zylinder 1 gehoben, der die kleinste Querschnittsfläche hat. Die gesamte Fördermenge der Pumpe beaufschlagt über das Steuerventil 13 (Abb. 3) und die Leitung 17 diesen Zylinder, so daß also die Last mit hoher Geschwindigkeit gehoben wird. Die übrigen Kolben und beweglichen Zylinderteile bewegen sich leer mit. In der zweiten Hubstufe werden die sich gegenüberliegenden Zylinder 2 und 3 über das Ventil 14 und die Leitung 18 mit Druckflüssigkeit gefüllt. Da die Kolbenfläche gegenüber dem ersten Fall mehr als doppelt so groß ist, kann bei demselben Druck eine mehr als doppelt so große Last gehoben werden, aber nur mit weniger als der halben Geschwindigkeit.In Figs. 1 and 2 of the drawing, an embodiment of the inventive concept corresponding to this proposal is shown in longitudinal and cross-section. The cylinder 1 is surrounded by the cylinders 2 to 7. The fixed parts α of the cylinders are connected to a common cross member 8 and connected to one another at their lower end by the cross member 9. In the same way, the displaceable cylinder parts b and c and the piston rods d are joined together by means of the cross members 10 to 12.
The smallest load is lifted with the cylinder 1, which has the smallest cross-sectional area. The entire delivery rate of the pump acts on this cylinder via the control valve 13 (Fig. 3) and the line 17, so that the load is lifted at high speed. The remaining pistons and movable cylinder parts move along with them. In the second stroke stage, the opposing cylinders 2 and 3 are filled with hydraulic fluid via the valve 14 and the line 18. Since the piston area is more than twice as large as in the first case, a load that is more than twice as large can be lifted at the same pressure, but only at less than half the speed.

Die Zusammenschaltung der einzelnen Zylinder mit zunehmender Last ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle:The interconnection of the individual cylinders with increasing load results from the following Tabel:

Zylindercylinder 11 33 VentilValve 1313th Leitungmanagement Druck
stufepressure
step 2,32.3 1414th 1717th 11 1,2,31,2,3 13,1413.14 1818th 22 4,54.5 1515th 17,1817.18 33 1,4,5 -^1,4,5 - ^ 13,1-513.1-5 1919th 44th 6,76.7 1616 17,1917.19 - ' ■ 5- '■ 5 1,6,71,6.7 13,1613.16 2020th 66th 2, 3, 4, 52, 3, 4, 5 14,1514.15 17,2017.20 77th 1,2,3,4,51,2,3,4,5 13,14,1513,14,15 18,1918.19 88th 2, 3, 6, 72, 3, 6, 7 14,1614.16 17,18,1917,18,19 - : 9-: 9 1,2, 3, 6, 71,2, 3, 6, 7 13,14,1613,14,16 18,2018.20 1010 4, 5, 6, 74, 5, 6, 7 15,1615.16 17,18,2017.18.20 1111 1, 4, 5, 6, 71, 4, 5, 6, 7 13,15,1613.15.16 19, 2019, 20 1212th 2, 3, 4, 5, 6, 72, 3, 4, 5, 6, 7 14,15,1614,15,16 17,19, 2017, 19, 20 1313th 1,2,3,4,5,6,71,2,3,4,5,6,7 13,14,15,1613,14,15,16 18,19, 2018, 19, 20 1414th 17,18,19,2017,18,19.20 1515th

1010

Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemäße hydraulische Hubeinrichtung den Rotationsmotoren mit selbsttätiger Regelung anzupassen, besteht darin, daß die vier Ventile 13 bis 16 von Magneten bewegt werden. Sieht man z. B. eine Schaltwalze vor, die nacheinander die as Magnete der vier Ventile in der aus der vorstehenden Tabelle ersichtlichen Reihenfolge der fünfzehn Variationen schaltet, so kann erreicht werden, daß die Druckflüssigkeit jeweils in diejenigen Zylinder eindringt, die der zu hebenden Last entsprechen. Wird z. B. das Hubwerk zunächst im Leerlauf ohne Nutzlast gehoben, dann steht die Schaltwalze so, daß das Ventil für die Leitung 17 geöffnet ist. Steigt mit zunehmender Last der Pumpendruck auf ein bestimmtes Maß, das z. B. von der Belastbarkeit der Pumpe oder des Antriebsmotors abhängt, so wird mittels eines in der Pumpenleitung angeordneten Druckschalters die Schaltwalze z. B. elektromagnetisch auf die nächste Schaltstufe gedreht, die nach dem Obengesagten das Magnetventil für die Leitung 18 einschaltet, dagegen 17 abschaltet. In der nächsten Stufe wird 17 wieder eingeschaltet usw., bis ein solcher Druck erreicht ist, daß der Druckschalter wirkungslos wird und die Schaltwalze zum Stillstand kommt. Dabei ist die Einrichtung so getroffen, daß die Schaltwalze mit zunehmendem Druck in der Pumpenleitung zurückgeschaltet wird. Beim Senken der Last werden alle Magnetventile geöffnet. . Zweckmäßig ist es, den Ölsammelbehälter 21 als .Niederdruckakkumulator auszubilden und in jede Leitung ein Rückschlagventil 22 einzuschalten. Diese Anordnung sorgt dann dafür, daß alle Leitungen beim Einschalten -mit Öl gefüllt werden, wenn nicht alle Zylinder von der Pumpe gespeist werden. Der Druck in dem Akkumulator darf nur so groß sein, daß beim Senken des leeren Hubhakens das Eigengewicht der heruntergehenden Zylinder und das Hakengeschirr ausreicht, um das abfließende Öl wieder in den Akkumulator zu drücken.Another possibility, the hydraulic lifting device according to the invention, the rotary motors with automatic Adjust control is that the four valves 13 to 16 are moved by magnets. Sees one z. B. a shift drum, one after the other the as Solenoids of the four valves in the order of the fifteen variations shown in the table above switches, it can be achieved that the hydraulic fluid penetrates each of the cylinders to which the the lifting load. Is z. B. first lifted the hoist in idle with no payload, then stands the shift drum so that the valve for line 17 is open. The pump pressure increases with increasing load to a certain level that z. B. depends on the load capacity of the pump or the drive motor, so the switching drum z. B. electromagnetic turned to the next switching stage, which switches on the solenoid valve for line 18 after the above, on the other hand 17 turns off. In the next stage 17 is switched on again and so on until such a pressure is reached is that the pressure switch is ineffective and the shift drum comes to a standstill. Here is the facility taken so that the shift drum is switched back with increasing pressure in the pump line. When lowering the load, all solenoid valves are opened. . It is useful to the oil collection container 21 as . Train low pressure accumulator and connect a check valve 22 in each line. This arrangement then ensures that all lines are filled with oil when switching on, if not all cylinders of the Be fed to the pump. The pressure in the accumulator may only be so great that when the empty lifting hook is lowered the dead weight of the descending cylinder and the hook tackle are sufficient for the draining oil to push back into the accumulator.

Für solche Anwendungsfälle, wo man mit wenig Druckstufen auskommen kann, wählt man für alle Zylinder zweckmäßig die gleiche Kolbenfläche. Auf diese Weise wird die Fertigung und der Ersatz schadhafter Teile vereinfacht. Ein so ausgebildetes Siebengliedersystem ermöglicht sieben Druckstufen durch folgende Kombination:For those applications where you can get by with few pressure levels, you choose for everyone Cylinder expediently the same piston area. This way, manufacturing and replacement become more defective Parts simplified. A seven-member system designed in this way enables seven pressure levels through the following Combination:

1; 2, 3; 1,2, 3; 2, 3, 4, 5; 1,2, 3, 4, 5; 2, 3, 4, 5, 6, 7; 1,2, 3, 4, 5, 6, 7.1; 2, 3; 1,2,3; 2, 3, 4, 5; 1,2, 3, 4, 5; 2, 3, 4, 5, 6, 7; 1,2, 3, 4, 5, 6, 7.

Die Anzahl der Zylinder richtet sich nach dem Verwendungszweck der Hubeinrichtung. Im einfachsten Falle kann man mittels dreier in einer Ebene angeordneter Zylinder auf die obenbeschriebene Weise drei Druckstufen erzielen.The number of cylinders depends on the purpose of the lifting device. In the simplest Fall can be achieved by means of three cylinders arranged in one plane in the manner described above, three pressure stages achieve.

Claims

Patent claims:

1. Hydraulic lifting device, especially for deep drilling rigs, characterized by a hydraulic one Cylinder (1), in whose axis the load to be lifted acts and that of an even number of with this cylinder connected cylinders (2 to 7) is enclosed so that the axes of two outer cylinders lie in a plane with the axis of the middle cylinder, whose pistons with those the remaining cylinder engages a cross member (12) carrying the load suspension device.

2. Hydraulic lifting device according to claim 1, characterized in that the same when used large cross-sectional areas for the cylinders opposite each other in relation to the central cylinder the cross-sectional areas are of different sizes in pairs.

3. Hydraulic lifting device according to claims 1 and 2, characterized in that the Cylinders are designed as telescopic cylinders.

4. Hydraulic lifting device according to claim 3, characterized in that the free ends of the cylinder parts (a, b, c) are connected to one another.

5. Hydraulic lifting device according to claims 1 to 4, characterized in that the Cylinder parts interconnecting means channels for the supply and discharge of the pressure fluid exhibit.

6. Hydraulic lifting device according to claims 1 to 5, characterized in that each Cylinder pair and the middle cylinder each have a solenoid valve (13 to 16) assigned to the Pump pressure can be controlled.

7. Hydraulic lifting device according to claim 6, characterized by one for influencing the Solenoid valves provided switching drum, which is under the influence of the pump pressure by a Pressure switch is advanced.

8. Hydraulic lifting device according to claims 1 to 7, characterized in that each the lines leading from the valves to the cylinders via a check valve (22) to the Oil sump is connected and connected to a low pressure accumulator against which Pressure which pistons, which are not influenced by the pressure medium, are able to drop when the load-carrying device is empty.

1 sheet of drawings