一种管柱夹持装置 |
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| 申请号 | CN201510178814.9 | 申请日 | 2015-04-16 | 公开(公告)号 | CN104806181A | 公开(公告)日 | 2015-07-29 |
| 申请人 | 四川宏华石油设备有限公司; | 发明人 | 张伟; 周小冬; 杨琼华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及石油及 天然气 钻探技术领域，特别涉及一种管柱夹持装置，其包括：安装座，与所述安装座活动连接的左摆臂和右摆臂，与所述安装座活动连接的 连杆 ，与所述连杆活动连接的滚筒，与所述左摆臂和所述右摆臂活动连接的滚轮，与所述左摆臂和所述右摆臂连接的液缸。本发明所采用的结构能适应较大范围的管柱夹持，并能较大程度降低对管柱的伤害。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种管柱夹持装置，其特征在于包括：安装座，与所述安装座活动连接的左摆臂和右摆臂，与所述安装座活动连接的连杆，与所述连杆活动连接的滚筒，与所述左摆臂和所述右摆臂活动连接的滚轮，与所述左摆臂和所述右摆臂连接的液缸。 |
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| 说明书全文 | 一种管柱夹持装置技术领域背景技术[0002] 钻井过程中，管柱间的连接主要由管柱提取、对正及旋扣等动作组成。管柱提取过程中，当管柱一端被吊卡吊起，另一端即将脱离坡道时，管柱处于倾斜状态，此时若继续上提吊卡，管柱必将在重力作用下作钟摆运动，最后缓慢停止到竖直位置。扶正机械手则可以很好的解决这个问题，它可以完成管柱倾斜状态与竖直状态间的平稳转换，并对正上下管柱间的丝扣。在取钻具时，扶正机械手可以代替人工在钻台面将钻具由坡道倾斜状态接回到井口竖直位置，并将钻具与原井口中的钻具对正；甩钻具时，它可以代替人工将钻具由井口位置推送到坡道上。 [0004] 现有技术中，管柱夹持装置一般只能用于一个尺寸或与该尺寸大小接近的套管，无法同时用于油管、钻杆和套管等大范围尺寸管柱的操作；在管柱夹持装置闭合后，往往由于管柱与管柱夹持装置间存在间隙而导致管柱摆动，不利对正丝扣；且在使用时，管柱夹持装置与管柱间存在滑动，对管柱伤害较大。有的管柱夹持装置虽然实现了大范围的夹持管柱，但此种结构需要两个或多个油缸，操作繁琐，结构复杂，且成本较高。 发明内容[0005] 本发明的目的在于：提供一种管柱夹持装置，它采用一个油缸控制，适用于油管、钻杆、套管等较大范围尺寸管柱的夹持，并将现有管柱夹持装置与管柱间存在的沿管柱轴线方向的滑动运动转变为滚动运动，以减小管柱夹持装置对管柱的伤害。 [0006] 为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：管柱夹持装置，其特征在于，包括：安装座，与所述安装座活动连接的左摆臂和右摆臂，与所述安装座活动连接的连杆，与所述连杆活动连接的滚筒，与所述左摆臂和所述右摆臂活动连接的滚轮，与所述左摆臂和所述右摆臂连接的液缸。 [0007] 作为本发明的优选方案，所述安装座上加工有第一导向孔、第二导向孔和第三导向孔，所述第一导向孔和第二导向孔分别水平对称的分布在所述安装座顶部的左右两边，且所述第一导向孔和第二导向孔的中心线重合，所述第三导向孔设置在所述安装座底部，且所述第三导向孔的中心线与所述第一导向孔和第二导向孔中心线垂直，且所述第三导向孔的中心线与所述第一导向孔和所述第二导向孔的垂直平分线重合。 [0008] 作为本发明的优选方案，所述安装座还包括长销轴，所述长销轴分别安装在所述第一导向孔、第二导向孔和第三导向孔内，所述左摆臂和所述右摆臂的尾端通过安装在所述第三导向孔内的所述长销轴共同与所述安装座活动连接，所述左摆臂中部和所述液缸的一端通过安装在所述第一导向孔内的所述长销轴与所述安装座活动连接，所述右摆臂的中部和所述液缸的另一端通过安装在所述第二导向孔内的所述长销轴与所述安装座活动连接，所述液缸的安装位置根据具体的设计需求可以进行调整，可以将所述液缸的一端与安装在所述第三导向孔内的所述长销轴活动连接，所述液缸的另一端与所述短销轴活动连接；还可以将所述液缸的一端安装在所述的安装座上，所述液缸的另一端与任一所述短销轴或任一所述长销轴活动连接；还可以将所述液缸的一端通过销轴安装在任一所述连杆的任意位置，所述液缸的另一端通过销轴安装在另一所述连杆或者所述左摆臂或者所述右摆臂的任一位置；还可以将所述液缸的一端通过销轴连接在所述左摆臂的任一位置，所述液缸的另一端通过销轴安装在任一所述连杆或者所述右摆臂的任一位置；还可以将所述液缸的一端通过销轴安装在所述的安装座上，所述液缸的另一端通过销轴安装在任一所述连杆或者所述左摆臂或者所述右摆臂上的任一位置。 [0009] 作为本发明的优选方案，所述连杆数量为2个，所述连杆的尾端分别通过安装在所述第一导向孔和所述第二导向孔内的长销轴与所述安装座活动连接，所述2个连杆的前端通过短销轴活动连接，所述连杆的前端安装有滚筒销轴，所述滚筒与所述滚筒销轴活动连接且可绕所述滚筒销轴转动。 [0010] 作为本发明的优选方案，所述左摆臂和所述右摆臂的前端安装有滚轮销轴，所述滚轮与所述滚轮销轴活动连接且可绕所述滚轮销轴转动。 [0011] 本发明管柱夹持装置工作过程及原理为：所述左摆臂和所述右摆臂的尾端通过所述长销铰接，两根所述连杆一端通过另两根长销分别与所述左摆臂和所述右摆臂的中部铰接，两根所述连杆的另一端通过所述短销轴铰接，上述4个铰点间的所述左摆臂部分、所述右摆臂部分及2个所述连杆构成了一个四边形机构。上述四边形结构保证了管具在夹持的过程中，中心不发生偏移。 [0012] 管柱装入：当所述油缸伸出时，所述滚轮在所述左摆臂和所述右摆臂的带动下向两侧摆开，所述滚筒也在所述连杆的带动下向后移动；当所述管柱夹持装置的开口大于管柱外径后，管柱被装入所述管柱夹持装置内，此时管柱与所述滚筒接触。 [0013] 管柱夹持：当管柱装入后，缩回所述油缸，所述滚轮在所述左摆臂和所述右摆臂的带动下向内摆动，所述滚筒也在所述连杆的带动下向开口端移动，开始时，管柱在所述滚筒的推动下向开口端移动；移动到一定位置时，管柱同时与所述滚筒和所述滚轮接触；继续缩回所述油缸，这时，管柱只与所述滚轮接触，同时渐渐远离所述滚筒；然后继续缩回所述油缸，直到所述滚轮将管柱夹紧。 [0014] 管柱松开过程与管柱夹持过程相反。 [0015] 通过所述左摆臂和所述右摆臂带动所述滚轮的左右摆动，以及所述连杆带动所述滚筒协调前后运动，所述管柱夹持装置可以夹持较大范围内的任意直径的管柱，且在所述管柱夹持装置夹紧管柱后，管柱不会在所述管柱夹持装置内晃动。石油钻井中，常用的Φ73mm~Φ508mm的管柱均可用此管柱夹持装置进行夹持；根据使用需要，还可以按此原理设计出适用于其它尺寸范围的管柱夹持装置。 [0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明采用单个液缸驱动的结构形式，适用于较大范围内任意尺寸大小管柱的夹持，且在所述管柱夹持装置工作过程中，管柱始终与所述滚轮或所述滚筒接触，而所述滚轮和所述滚筒均可绕所述滚轮销轴和所述滚筒销轴转动，这种结构大大降低了现有技术中管柱沿管柱夹持装置滑动造成的对管柱的伤害。 附图说明 [0017] 以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。 [0018] 图1为本发明管柱夹持装置立体结构示意图；图2为本发明管柱夹持装置实施例1俯剖图； 图3为本发明管柱夹持装置实施例2俯剖图； 图4为本发明管柱夹持装置安装座立体结构示意图； 图5为本发明管柱夹持装置左摆臂和右摆臂的立体结构示意图； 图6为本发明管柱夹持装置连杆的立体结构示意图； 图7为本发明管柱夹持装置夹持较小直径管柱初始位置示意图； 图8为本发明管柱夹持装置夹持较小直径管柱过渡位置示意图； 图9为本发明管柱夹持装置夹持较小直径管柱终点位置示意图； 图10为本发明管柱夹持装置夹持较大直径管柱初始位置示意图； 图11为本发明管柱夹持装置夹持较大直径管柱过渡位置示意图； 图12为本发明管柱夹持装置夹持较大直径管柱终点位置示意图。 [0019] 图中标记：1-安装座，1a-第一导向孔，1b-第二导向孔，1c-第三导向孔，2-左摆臂，3-右摆臂，4-油缸，5-连杆，6-长销轴，7-短销轴，8-滚轮，9-滚筒，10-滚轮安装轴，11-滚筒安装轴。 具体实施方式[0020] 下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主体的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。 [0021] 实施例1如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例的管柱夹持装置包括安装座1，与安装座1活动连接的左摆臂2和右摆臂3，与安装座1活动连接的连杆5，与连杆5活动连接的滚筒9，与左摆臂2和右摆臂3活动连接的滚轮8，与左摆臂2和右摆臂3连接的液缸4。 [0022] 如图4所示，安装座1上加工有第一导向孔1a、第二导向孔1b和第三导向孔1c，第一导向孔1a和第二导向孔1b分别水平对称的分布在安装座1顶部的左右两边，且第一导向孔1a和第二导向孔1b的中心线重合，第三导向孔1c设置在安装座1底部，且第三导向孔1c的中心线与第一导向孔1a和第二导向孔1b的中心线垂直，且第三导向孔1c的中心线与第一导向孔1a和第二导向孔1b的垂直平分线重合。 [0023] 如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，安装座1还包括长销轴6，长销轴6分别安装在第一导向孔1a、第二导向孔1b和第三导向孔1c内，左摆臂2和右摆臂3的尾端通过安装在第三导向孔1c内的长销轴6共同与安装座1活动连接，左摆臂2中部和液缸4的一端通过安装在第一导向孔1a内的长销轴6与安装座1活动连接，右摆臂3的中部和液缸4的另一端通过安装在第二导向孔1b内的长销轴6与安装座1活动连接，连杆5数量为2个，连杆5的尾端分别通过安装在第一导向孔1a和第二导向孔1b内的长销轴6与安装座1活动连接，2个连杆5的前端通过短销轴7活动连接，连杆5的前端安装有滚筒销轴11，滚筒9与滚筒销轴11活动连接且可绕滚筒销轴11转动,左摆臂2和右摆臂3的前端安装有滚轮销轴10，滚轮8与滚轮销轴10活动连接且可绕滚轮销轴10转动。 [0024] 如图7、图8和图9所示，图7显示了在夹持较小尺寸的管柱时管柱夹持装置的初始位置图，图8显示了在夹持较小尺寸的管柱时管柱夹持装置的过渡位置图，图9显示了在夹持较小尺寸的管柱时管柱夹持装置的终点位置图。 [0025] 如图10，图11和图12所示，图10显示了在夹持较大尺寸的管柱时管柱夹持装置的初始位置图，图11显示了在夹持较大尺寸的管柱时管柱夹持装置的过渡位置图，图12显示了在夹持较大尺寸的管柱时管柱夹持装置的终点位置图。 [0026] 实施例2如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例的管柱夹持装置包括安装座1，与安装座1活动连接的左摆臂2和右摆臂3，与安装座1活动连接的连杆5，与连杆5活动连接的滚筒9，与左摆臂2和右摆臂3活动连接的滚轮8，与左摆臂2和右摆臂3连接的液缸4。 [0027] 如图4所示，安装座1上加工有第一导向孔1a、第二导向孔1b和第三导向孔1c，第一导向孔1a和第二导向孔1b分别水平对称的分布在安装座1顶部的左右两边，且第一导向孔1a和第二导向孔1b的中心线重合，第三导向孔1c设置在安装座1底部，且第三导向孔1c的中心线与第一导向孔1a和第二导向孔1b的中心线垂直，且第三导向孔1c的中心线与第一导向孔1a和第二导向孔1b的垂直平分线重合。 [0028] 如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，安装座1还包括长销轴6，长销轴6分别安装在第一导向孔1a、第二导向孔1b和第三导向孔1c内，左摆臂2和右摆臂3的尾端以及液缸4的一端通过安装在第三导向孔1c内的长销轴6共同与安装座1活动连接，左摆臂2中部通过安装在第一导向孔1a内的长销轴6与安装座1活动连接，右摆臂3的中部通过安装在第二导向孔1b内的长销轴6与安装座1活动连接，连杆5数量为2个，连杆5的尾端分别通过安装在第一导向孔1a和第二导向孔1b内的长销轴6与安装座1活动连接，2个连杆5的前端及液缸4的另一端通过短销轴7活动连接，连杆5的前端安装有滚筒销轴11，滚筒9与滚筒销轴11活动连接且可绕滚筒销轴11转动,左摆臂2和右摆臂3的前端安装有滚轮销轴10，滚轮8与滚轮销轴10活动连接且可绕滚轮销轴10转动，在其他实施例中液缸4的安装位置根据具体的设计需求可以进行调整，还可以将所述液缸4的一端安装在所述的安装座1上，所述液缸4的另一端与任一所述短销轴7或任一所述长销轴6活动连接；还可以将所述液缸4的一端通过销轴安装在任一所述连杆5的任意位置，所述液缸4的另一端通过销轴安装在另一所述连杆5或者所述左摆臂2或者所述右摆臂3的任一位置；还可以将所述液缸4的一端通过销轴连接在所述左摆臂2的任一位置，所述液缸4的另一端通过销轴安装在任一所述连杆5或者所述右摆臂3的任一位置；还可以将所述液缸4的一端通过销轴安装在所述的安装座1上，所述液缸4的另一端通过销轴安装在任一所述连杆 5或者所述左摆臂2或者所述右摆臂3上的任一位置。 |
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