CN103132922A - 调平系统 - Google Patents

Abstract

提供一种用于支撑钻机组件的调平系统，该调平系统包括至少一个液压致动器和联接到该致动器的歧管。液压致动器相对于支撑表面支撑操作室，并且包括联接到操作室的第一端以及能够离开第一端延伸的第二端。歧管联接到致动器，并且包括定向流量控制阀、再生流量阀以及用于控制致动器的延伸的至少一个反平衡阀。该反平衡阀与致动器直接流体连通。还提供一种钻机和一种用于采掘机的液压千斤顶。

Description

调平系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月1日提交的美国临时专利申请No.61/565,800的的权益，其整个内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及炮眼钻机领域。特别地，本发明公开了用于操作室的调平系统和完整的钻机组件。

背景技术

传统的钻机通常包括用于支撑操作室和钻井井架/系统的主平台；继而调平机构用于相对于地面支撑该平台。调平机构可包括与地面接合的液压千斤顶。向每个千斤顶的流体流动由控制器和阀歧管集中控制，阀歧管通过一系列的软管与每个千斤顶流体连通。在一定程度上，软管连接会很麻烦，因为每个千斤顶在运行期间受到复杂的控制输入。此外，软管在阀歧管和单个千斤顶之间形成压力损失，使得千斤顶的运行落后于控制。这使得系统呈现出滞后并且损害了调平系统的反应性。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了用于支撑操作室的调平系统。该调平系统包括至少一个液压致动器以及与该致动器联接的歧管。液压致动器相对于支撑表面支撑操作室，并且包括联接到操作室的第一端和能够离开第一端延伸的第二端。歧管联接到致动器，并且包括定向流量控制阀、再生流量阀以及至少一个用于控制致动器的延伸的反平衡阀。该反平衡阀与致动器直接流体连通。

在另一个实施例中，本发明提供一种钻机，所述钻机包括：支撑操作室的主框架、支撑钻机的井架、以及相对于支撑表面支撑主框架和井架的多个液压千斤顶。每个千斤顶均包括能够离开主框架延伸的致动器，和阀歧管。阀歧管联接到致动器，并且包括定向流量控制阀、再生流量阀以及用于控制致动器的延伸的一对反平衡阀。所述反平衡阀与致动器直接流体连通。

在又一实施例中，本发明提供了用于采掘机的液压千斤顶。该千斤顶包括壳体、致动器、以及联接到壳体的阀歧管。该壳体包括第一端以及具有开口的第二端。该致动器包括缸、杆、活塞、第一导管和第二导管。该缸至少部分地位于壳体内，并且可相对于壳体移动。该缸包括用于接合支撑表面的第二端和第一端。该杆至少部分地位于缸内并包括与壳体的第一端联接的第一端及第二端。该活塞联接到杆的第二端，并将缸分成基部侧室和杆侧室。第一导管至少部分地延伸穿过杆，并且与杆侧室流体连通。第二导管延伸穿过杆，并与基部侧室流体连通。阀歧管联接到壳体，并且包括至少一个定向流量控制阀、至少一个再生流量阀、与第一导管直接流体连通的第一反平衡阀以及与第二导管直接流体连通的第二反平衡阀。

通过考虑详细的说明和附图，本发明的其它方面将变得清晰。

附图说明

图1为炮眼钻机的透视图。

图2为图1中的炮眼钻机的主框架的透视图，该主框架上未安装相关设备，但是图示了调平千斤顶在主框架上的位置。

图3为千斤顶的局部透视图。

图4为图3的千斤顶的侧视图。

图5为沿着线5-5截取的图3的千斤顶的截面图。

图6为千斤顶缸的透视图。

图7为图6的千斤顶缸的截面图。

图8为图6千斤顶缸的放大截面图。

图9为液压控制系统的示意。

在详细说明本发明的任意的实施例之前，需要理解的是，本发明在其应用方面不限于在下列描述中陈述的或在下列附图中图示的组件的布置和结构的细节。本发明能够是其它实施例并且能够以各种方式实践或者实施。此外，应当理解的是，在此使用的用语和术语仅做说明用而不应被视为限制。

具体实施方式

如图1所示，炮眼钻机10包括：用于在支撑表面之上支撑并移动钻机10的基部或者下作业部14、平台或主框架18、用于支撑钻机的井架22、操作室26、以及相对于支撑表面支撑主框架18的调平系统30(图2)。主框架18联接到下作业部14，并且支撑井架22和操作室26。在所示的实施例中，调平系统30包括四个调平千斤顶34。在其它实施例中，调平系统可以包括更少或更多的千斤顶34。

如图3-6中最优地示出的，每个千斤顶34包括壳体46、电动液压控制器50以及致动器或调平缸54(图5和6)。壳体46包括联接到凸缘盖62的第一端58，以及开放的第二端66(图2)。电动液压控制器50位于壳体46附近，并且与调平缸54直接流体连通。电动液压控制器50包括压力传感器74(图9)和阀歧管78，并且下面将被更为详细地说明。调平缸54(图5和6)位于壳体46内并且从壳体46的第二端66向外延伸。

如图7所示，调平缸54包括：筒86、位于筒86内的活塞90和大体上位于筒86内的杆94。筒86可相对于杆94和活塞90移动。筒86包括第一端102和第二端106。筒86的第一端102包括绕着筒86的内侧表面114周向地延伸的杆密封件110。杆密封件110与杆94接合，并且可相对于杆94移动。筒86的第二端106可联接到用于接合地面或者支撑表面的支撑构件(未示出)。

参考图8，活塞90包括基部侧122和杆侧126。活塞90将缸54分为基部侧室130和杆侧室134。基部侧室130由筒86的在筒86的第二端106和活塞90的基部侧122之间延伸的内部体积形成。杆侧室134由筒86的位于筒86和杆94之间的内部体积限定，并且从活塞90的杆侧126延伸到杆密封件110。

参考图5和8，杆94包括联接到壳体46的第一端142(图5)以及联接到活塞90的杆侧126的第二端146(图8)。在所示实施例中，杆94的第一端142通过连接杆150(图5)联接到壳体46。杆94包括第一导管158、第一端口162(图8)、第二导管166及第二端口170(图8)。第一导管158位于杆94内，并且与阀歧管78(图5)直接流体连通。术语“直接流体连通”指的是如下事实，即，阀歧管78直接与导管158连接，而不需要软管或者其它中间联接件。第二导管166与阀歧管78直接流体连通，并且延伸穿过杆94。特别地，第一导管158和第二导管166各自与反平衡阀190a、190b(图5)直接流体连通，如下文更为向详细描述的。如图8所示，第一端口162位于杆94上，并且提供在第一导管158和杆侧室134之间的直接流体连通。第二导管166示意性地地平行于第一导管158，使得第一导管158和第二导管166相互不连通。第二端口170设置于活塞90的基部侧122上，并且提供在第二导管166和基部侧室130之间的流体连通。

当流体被通过第二导管166供应到基部侧室130并且通过第一导管158从杆侧室134排出时，筒86的第二端106移动离开活塞90，而筒86的第一端102朝向活塞90移动从而使缸54延伸。同样地，当流体被通过第一导管158供应到杆侧室134并且通过第二导管166从基部侧室130排出时，筒86的第二端106移动离开活塞90，从而使缸54缩回。

在图9中示意地示出的是电动液压控制器50。阀歧管78包括压力补偿比例流量控制阀178、一对导阀182、再生流量阀186以及一对反平衡阀190。流量控制阀178联接到压力补偿阀198。导阀182中的一个将流量控制阀186移动到“延伸”状态以使调平缸54延伸，而另一个导阀182将流量控制阀移动到“缩回”状态。再生流量阀186被通过导阀182操作，并且包括在再生流体流上提供压力限制的腔206。反平衡阀190也由导阀182控制，并且感应基部侧室130或杆侧室134中的突然的压力变化。电动液压控制器50从压力传感器74上获得缸54的压力数据。

在操作期间，操作者启动导阀182中的一个以使每个千斤顶34延伸或缩回，从而调平主框架18。操作者可同时或者单独致动所有的千斤顶34。当与延伸状态相关联的导阀182被致动时，比如，流量控制阀178被移动，则使得流体被通过第二反平衡阀190b供应到第二导管166，并继而供应到基部侧室130。反平衡阀190a、190b被通过先导压力操作，并且如果到任何反平衡阀190的先导流中断，则反平衡阀190a、190b阻挡到缸54的两个室130、134的流体流。反平衡阀190a、190b控制到缸54的流动，并且在流体流量或者压力突然下降的情况下锁住缸。因此，反平衡阀190a、190b在钻机10操作期间提供了额外的安全措施。

如果反平衡阀190允许在两个方向上的流体流，则再生流量阀186被致动，以允许被从杆侧室134中推出的一些流体流入基部侧室130，为延伸缸54提供了更好地反应时间。可以通过最大压力来限制再生流体流。

调平系统30包括多个用于支撑主框架18的千斤顶34，并且每个千斤顶34包括直接联接到千斤顶34的单独的阀歧管78，从而在反平衡阀190a、190b和缸54之间提供直接的流体连通。流量控制阀178与再生流量阀186以及反平衡阀190a、190b一样被容纳在相同的阀歧管78内。电动液压控制器50远程驱动这些阀。这些特征消除了在每个阀和缸54之间的软管联接的需要，因而大大减少了系统中的滞后并且提高了控制器50的反应时间。

因此，除了其它外，本发明提供了调平系统。本发明的各种特征和优点在随附的权利要求中陈述。

Claims (20)

1.一种用于支撑钻机组件的调平系统，所述调平系统包括：

至少一个液压致动器，所述至少一个液压致动器相对于支撑表面支撑操作室，所述致动器包括联接到所述操作室的第一端以及能够离开所述第一端延伸的第二端；以及

歧管，所述歧管联接到所述致动器，所述歧管包括定向流量控制阀、再生流量阀，以及用于控制所述致动器的延伸的至少一个反平衡阀，所述反平衡阀与所述致动器直接流体连通。

2.根据权利要求1所述的调平系统，其中所述定向流量控制阀是压力补偿比例流量控制阀。

3.根据权利要求1所述的调平系统，还包括壳体，所述壳体包括第一端以及具有开口的第二端，其中所述液压致动器包括：

缸，所述缸至少部分地位于所述壳体内并且能够相对于所述壳体移动，所述缸包括第一端以及用于接合所述支撑表面的第二端；

杆，所述杆至少部分地位于所述缸内，所述杆包括与所述壳体的第一端相联接的第一端，以及第二端；以及

活塞，所述活塞联接到所述杆的第二端，所述活塞将所述缸分成基部侧室和杆侧室。

4.根据权利要求3所述的调平系统，其中如果到所述反平衡阀的流体流被中断，则所述反平衡阀阻挡到所述杆侧室和所述基部侧室的流体流。

5.根据权利要求3所述的调平系统，其中所述杆包括第一导管和第二导管，所述第一导管至少部分地延伸穿过所述杆并与所述杆侧室流体连通，所述第二导管延伸穿过所述杆并与所述基部侧室流体连通。

6.根据权利要求3所述的调平系统，其中所述再生流量阀被致动以许可从所述杆侧室到所述基部侧室的流体流，并且其中，一旦所述基部侧室中的压力达到预定水平就不许可所述流体流。

7.根据权利要求1所述的调平系统，其中所述再生流量阀和所述定向流量控制阀都与所述致动器直接流体连通。

8.一种钻机，包括：

主框架，所述主框架支撑操作室；

井架，所述井架支撑所述钻机；以及

多个液压千斤顶，所述多个液压千斤顶相对于支撑表面支撑所述主框架和所述井架，每个千斤顶均包括能够离开所述主框架延伸的致动器，以及阀歧管，所述阀歧管联接到所述致动器并包括定向流量控制阀、再生流量阀，和用于控制所述致动器的延伸的一对反平衡阀，所述反平衡阀与所述致动器直接流体连通。

9.根据权利要求8所述的钻机，其中所述定向流量控制阀是压力补偿比例流量控制阀。

10.根据权利要求8所述的钻机，还包括壳体，所述壳体包括第一端以及具有开口的第二端，其中所述液压致动器包括：

缸，所述缸至少部分地位于所述壳体内并且能够相对于所述壳体移动，所述缸包括第一端以及用于接合所述支撑表面的第二端；

杆，所述杆至少部分地位于所述缸内，所述杆包括与所述壳体的第一端相联接的第一端，以及第二端；以及

活塞，所述活塞联接到所述杆的第二端，所述活塞将所述缸分成基部侧室和杆侧室。

11.根据权利要求10所述的钻机，其中如果到任何反平衡阀的流体流被中断，则所述反平衡阀中的一个反平衡阀阻挡到所述杆侧室的流体流并且另一个反平衡阀阻挡到所述基部侧室的流体流。

12.根据权利要求10所述的钻机，其中所述杆包括第一导管和第二导管，所述第一导管至少部分地延伸穿过所述杆并与所述杆侧室流体连通，所述第二导管延伸穿过所述杆并与所述基部侧室流体连通。

13.根据权利要求10所述的钻机，其中所述再生流量阀被致动以许可从所述杆侧室到所述基部侧室的流体流，并且其中，一旦所述基部侧室中的压力达到预定水平就不许可所述流体流。

14.根据权利要求8所述的钻机，其中所述再生流量阀和所述定向流量控制阀都与所述致动器直接流体连通。

15.根据权利要求8所述的钻机，其中所述多个液压千斤顶包括至少三个液压千斤顶。

16.一种用于采掘机的液压千斤顶，所述千斤顶包括：

壳体，所述壳体包括第一端和具有开口的第二端；

致动器，所述致动器包括

缸，所述缸至少部分地位于所述壳体内并且能够相对于所述壳体移动，所述缸包括第一端以及用于接合支撑表面的第二端，

杆，所述杆至少部分地位于所述缸内，所述杆包括与所述壳体的第一端相联接的第一端，以及第二端，

活塞，所述活塞联接到所述杆的第二端，所述活塞将所述缸分成基部侧室和杆侧室，

第一导管，所述第一导管至少部分地延伸穿过所述杆并且与所述杆侧室流体连通，以及

第二导管，所述第二导管延伸穿过所述杆并且与所述基部侧室流体连通；以及

阀歧管，所述阀歧管联接到所述壳体，并且包括至少一个定向流量控制阀、至少一个再生流量阀、与所述第一导管直接流体连通的第一反平衡阀，以及与所述第二导管直接流体连通的第二反平衡阀。

17.根据权利要求16所述的液压千斤顶，其中所述定向流量控制阀是压力补偿比例流量控制阀。

18.根据权利要求16所述的液压千斤顶，其中如果到所述第一反平衡阀的流体流被中断，则所述第一反平衡阀阻挡到所述杆侧室的流体流。

19.根据权利要求16所述的液压千斤顶，其中所述至少一个再生流量控制阀被致动以允许从所述杆侧室到所述基部侧室的流体流，从而辅助延伸所述缸，并且其中，一旦所述基部侧室中的压力达到预定水平，就不许可所述流体流。

20.根据权利要求16所述的液压千斤顶，其中，所述至少一个再生流量控制阀和所述至少一个定向流量控制阀都与所述第一导管和所述第二导管中的一个导管直接流体连通。

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