CN103352668B - 一种液压自动排管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压自动排管装置，其包括排管器、导杆、丝杆和旋转卷筒，排管器上设置有触碰块，且排管器设置在丝杆上，所述排管器由液压系统驱动，并在导杆导向下可沿丝杆轴向往返移动。本发明的装置采用液压驱动，实现了无极调速，防爆性能好，可靠性高，同时还可以用于多种规格的连续管作业，降低了生产成本。

Description

一种液压自动排管装置

技术领域

本发明涉及自动排管装置，尤其涉及一种液压自动排管装置。

背景技术

   连续管钻机卷筒是用于石油油气作业（修井或者钻井）的一种装置。在卷筒收卷或释放连续管时，为了防止连续管排列错乱，这就要求旋转卷筒在收卷的过程中，需要排管装置来回轴向移动，实现连续管在旋转卷筒上布满一层后，再换向排布下一层，且使连续管在旋转卷筒上排布紧密。需要放卷的时候，与收卷的运动方向相反即可。因此自动排管装置是连续管钻机卷筒上的一个关键装置。

    目前常用的自动排管装置的驱动系统有机械传动和电控传动两种方式。机械传动式的排管装置设备庞大，占空间较大，不方便油气作业的现场布置，同时传统也不平稳，不能实现无级变速，传动精度低；电控传动方式的传动精度尚可，但是电控原件的成本高，而且在油气作业的现场，不利于防爆，需要进行特殊的防爆处理。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种成本较低、结构简单、操作方便、可靠性高、不需要进行特殊防爆处理的可实现无极变速的液压自动排管装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种液压自动排管装置，包括排管器、导杆、丝杆和旋转卷筒，排管器上设置有触碰块，且排管器设置在丝杆上，所述排管器由液压系统驱动，并在导杆导向下能够沿丝杆轴向往返移动。

由于采用液压驱动，不需要安装电器检测元件，也不需要额外的防爆装置，同时结构简单，容易操作，降低了生产成本。

作为本发明的优选方案，所述液压系统包括驱动油路和控制油路，所述驱动油路包括油箱、液压泵、液动阀、液压马达和通断阀，液压泵由旋转卷筒带动，且液压泵的进油口与油箱相连接，液压泵的出油口与液动阀相连，所述液动阀还分别与液压马达和油箱相连，液压马达的动力输出端与丝杆相连，所述通断阀一端与液压泵和液动阀连接，另一端外接手动泵；所述控制油路包括两个行程控制阀和两个换向阀，两个行程控制阀分别设置在丝杆两端，且两个行程控制阀的P口外接接压力油，两个行程控制阀的T口接油箱，两个行程控制阀的A口分别接两个换向阀，两个换向阀分别和液动阀的控制端相连。

作为本发明的优选方案，所述驱动油路上的液动阀与油箱之间设有安全阀。安全阀有效避免了液压系统在异常状况下，由于压力过高引起爆炸的情况出现，增强了本发明的安全性。

作为本发明的优选方案，所述通断阀为球阀。采用球阀结构简单、流体阻力小、使用寿命长，紧密可靠，密封效果好，操作方便。

作为本发明的优选方案，所述两个换向阀与液动阀的控制端之间均设有节流阀。节流阀可以起到压力缓冲的作用，用以消除液压系统内压力波动对液动阀的影响。

作为本发明的优选方案，所述液动阀与液压泵之间设有压力表。设置了压力表，实现了驱动油路的压力值可视化，可以实时监测系统内的压力值。

作为本发明的优选方案，所述液压泵为连杆式液压泵。

作为本发明的优选方案，所述连杆式液压泵包括摇臂、两个连杆和两个带活塞的油缸，所述两个带活塞的油缸对称分布在摇臂两侧，两个连杆的一端与摇臂连接，另一端分别与两个油缸的活塞端连接，所述两个带活塞的油缸的进油口和出油口均设有单向阀。采用两个油缸对称布置的方式，不但使连杆式液压泵的排量稳定，也使得连杆式液压泵在旋转卷筒转向改变的时候，也能够即时实现给液压马达供油，使本发明的工作过程是连续、平稳的。

本发明的有益效果为：

1.由于采用液压驱动，不需要安装电器检测元件，也不需要额外的防爆装置，同时结构简单，容易操作，降低了生产成本。

2.相对于传统用电机带动的方式，结构紧凑，占用空间少，而且采用了连杆式液压泵，其液漏近似为零，排量恒定，使得液压马达转速稳定，进而排管装置的移动速度也稳定，而且可以实现无极调速。

3.当连续管外径变化时，只需要调解液压马达的排量，就能实现调解排管器的移动速度，以实现不同外径的连续管的作业，即本发明的装置可用于多种规格的连续管作业。

4.本发明采用行程控制阀来控制系统的换向，不会产生误动作，系统的可靠性高。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明液压自动排管装置的结构示意图；

图2为本发明液压自动排管装置的连杆式液压泵的结构示意图。

具体实施方式

如图1或图2之一所示，一种液压自动排管装置，包括排管器10、导杆12、丝杆13和旋转卷筒8，排管器10上设置有触碰块11，且排管器10设置在丝杆13上，所述排管器10由液压系统驱动，并在导杆12导向下能够沿丝杆13轴向往返移动。

所述液压系统包括驱动油路和控制油路，所述驱动油路包括油箱7、液压泵6、液动阀3、液压马达15和通断阀1，液压泵6由旋转卷筒8带动，且液压泵6的进油口与油箱7相连接，液压泵6的出油口与液动阀3相连，所述液动阀3还分别与液压马达15和油箱7相连，液压马达15的动力输出端与丝杆13相连，所述通断阀1一端与液压泵6和液动阀3连接，另一端外接手动泵（图中未画出）；所述控制油路包括两个行程控制阀91、92和两个换向阀141、142，两个行程控制阀91、92分别设置在丝杆13两端，且两个行程控制阀91、92的P口外接接压力油，两个行程控制阀91、92的T口接油箱，两个行程控制阀91、92的A口分别接两个换向阀141、142，两个换向阀141、142分别和液动阀3的控制端相连。

所述驱动油路上的液动阀3与油箱6之间设有安全阀2。安全阀2有效避免了液压系统在异常状况下，由于压力过高引起爆炸的情况出现，增强了本发明的安全性。

所述通断阀1可以为球阀。采用球阀1结构简单、流体阻力小、使用寿命长，紧密可靠，密封效果好，操作方便。

所述两个换向阀141、142与液动阀3的控制端之间均设有节流阀41、42。节流阀41、42可以起到压力缓冲的作用，用以消除液压系统内压力波动对液动阀3的影响。

所述液动阀3与液压泵6之间设有压力表5。设置了压力表5，实现了驱动油路的压力值可视化，可以实时监测系统内的压力值。

所述液压泵6为连杆式液压泵。所述连杆式液压泵6包括摇臂61、两个连杆62、63和两个带活塞的油缸64、65，所述两个带活塞的油缸64、65对称分布在摇臂61两侧，两个连杆62、63的一端均与摇臂61连接，另一端分别与两个油缸64、65的活塞端连接，所述两个带活塞的油缸64、65的进油口和出油口均设有单向阀66。采用两个油缸对称布置的方式，不但使连杆式液压泵6的排量稳定，也使得连杆式液压泵6在旋转卷筒8转向改变的时候，也能够即时实现给液压马达15供油，使本发明的工作过程是连续、平稳的。

本发明的工作原理如下：工作前，先需要经过调试过程：使用手动泵（图中未画出）给液压系统管路充满液压油，并调节安全阀2，设置系统最高压力，然后向油箱7中加入适量液压油。旋转卷筒8带动连杆式液压泵6给液压马达15供油，调节液压马达15的排量，使得旋转卷筒8转动一周，液压马达15带动排管器10在丝杆13的轴向移动距离刚好等于连续管的外径。调试完成后即可投入使用，旋转卷筒8收卷连续管时，同时带动连杆式液压泵6持续给液压马达15供油，液压马达15旋转驱动排管器10在旋转卷筒8上排布连续管。连续管在旋转卷筒8上布满一层连续管时，排管器10运动到丝杆13的端部，触碰块11触碰到行程控制阀91或92后，使行程控制阀91或92换向。压力油经过手动换向阀141或142和节流阀41或42后使液动阀3换向，进而实现液压马达15的换向，从而改变排管器10的移动方向来进行排布下一层连续管，触碰块11离开行程控制阀91或92后，行程控制阀91或92复位。当下一层连续管布满后，触碰块11触碰到另一个行程控制阀92或91，排管器10的移动方向再次改变，实现依次的反复布管。

若要使旋转卷筒8由收卷转向放卷，则可先停止旋转卷筒8的转动，然后手动操作两个手动换向阀141、142换向，最后再手动触碰旋转卷筒8换向前刚刚动作复位的那个行程控制阀91或92，以实现接通压力油，使液动阀3实现换向，接下来只需启动旋转卷筒8的放卷旋转，就可进行连续的放卷工作。需要让旋转卷筒8再次换向时，只需重复以上工作即可实现。

Claims (6)

1.一种液压自动排管装置，包括排管器、导杆、丝杆和旋转卷筒，排管器上设置有触碰块，且排管器设置在丝杆上，其特征在于：所述排管器由液压系统驱动，并在导杆导向下能够沿丝杆轴向往返移动；所述液压系统包括驱动油路和控制油路，所述驱动油路包括油箱、液压泵、液动阀、液压马达和通断阀，液压泵由旋转卷筒带动，且液压泵的进油口与油箱相连接，液压泵的出油口与液动阀相连，所述液动阀还分别与液压马达和油箱相连，液压马达的动力输出端与丝杆相连，所述通断阀一端与液压泵和液动阀连接，另一端外接手动泵；所述控制油路包括两个行程控制阀和两个换向阀，两个行程控制阀分别设置在丝杆两端，且两个行程控制阀的P口外接接压力油，两个行程控制阀的T口接油箱，两个行程控制阀的A口分别接两个换向阀，两个换向阀分别和液动阀的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的一种液压自动排管装置，其特征在：所述驱动油路上的液动阀与油箱之间设有安全阀。

3.根据权利要求1所述的一种液压自动排管装置，其特征在于：所述通断阀为球阀。

4.根据权利要求1所述的一种液压自动排管装置，其特征在于：所述两个换向阀与液动阀的控制端之间均设有节流阀。

5.根据权利要求1所述的一种液压自动排管装置，其特征在于：所述液动阀与液压泵之间设有压力表。

6.根据权利要求1所述的一种液压自动排管装置，其特征在于：所述液压泵为连杆式液压泵，所述连杆式液压泵包括摇臂、两个连杆和两个带活塞的油缸，所述两个带活塞的油缸对称分布在摇臂两侧，两个连杆的一端与摇臂连接，另一端分别与两个油缸的活塞端连接，所述两个带活塞的油缸的进油口和出油口均设有单向阀。