CN103410456A - 铁架工 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种铁架工。一种铁架工，包括轨道梁，齿条、小车，齿轮行走驱动机构，回转支撑，齿轮回转驱动机构，回转座，变幅油缸，变幅主臂，变幅次臂，前座，垂直调整油缸，抓管头，提升臂，抱管头；齿条固定在轨道梁上；齿轮行走驱动机构固定在小车上；变幅主臂上端铰接在回转座上，下端铰接在前座上；变幅油缸一端铰接在回转座上，另一端铰接在变幅主臂中上部；变幅次臂上端与回转座铰接，下端与前座铰接；前座前端与提升臂铰接，下端与调整油缸铰接；抓管头固定在提升臂的下部，抱管头固定在提升臂的上部。本发明的铁架工不占用猴台操作空间，可以与人工操作兼容，提升能力高，操作直观简便。

Description

铁架工

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种铁架工。

背景技术

在石油钻井行业，起下钻时需要将钻柱从井心移至指梁处存放以及从指梁处移至井心，钻柱通常为近30米的钻杆或钻铤的组合，重量最重近10吨。传统人工作业中井架工需爬至井架猴台距地面30米的高空进行排放钻柱作业，劳动强度高，危险性大。传统人工作业劳动强度高，危险性大，正逐步被机械化设备所替代，市面上主要有以下几类设备：

   1、移管天吊形式设备可以很好的解决替代人工作业的问题，但是存在设备笨重，难以适应钻机快速安装、转场的特点；

   2、双臂立式排管设备，可以同时完成接管功能，但控制系统复杂，设备笨重，难以适应钻机快速安装、转场的特点；

   3、猴台上机械手设备可以解决替代人工作业的问题，也方便转场安装，但占用了猴台操作空间，在某些需要人工猴台作业的时候不太方便操作，同时受设备限制，载荷提升能力较弱；

   4、猴台下机械手设备不占用猴台人工操作空间，提升能力高，但目前市面上设备均为固定底座式，操作复杂，控制系统复杂不易维护。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种铁架工，解决了人工排管作业劳动强度高、危险性大等问题，相对市面同类设备，解决了快速安装转场、控制操作难、提升能力弱、占用人工操作空间等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铁架工，包括轨道梁，齿条、小车，齿轮行走驱动机构，回转支撑，齿轮回转驱动机构，回转座，变幅油缸，变幅主臂，变幅次臂，前座，垂直调整油缸，抓管头，提升臂，抱管头；齿条固定在轨道梁上；小车可在轨道梁槽间滚动；齿轮行走驱动机构固定在小车上，其驱动齿轮与齿条啮合；回转支撑上端固定在小车上，下端固定在回转座上；齿轮回转驱动机构固定在小车上，其驱动齿轮与回转支撑上的齿轮啮合；变幅主臂上端铰接在回转座上，下端铰接在前座上；变幅油缸一端铰接在回转座上，另一端铰接在变幅主臂中上部；变幅次臂上端与回转座铰接，下端与前座铰接；前座前端与提升臂铰接，下端与垂直调整油缸铰接；抓管头固定在提升臂的下部，抱管头固定在提升臂的上部。

所述的提升臂由下臂，外滑块，内滑块，提升油缸，上臂组成；下臂套装在上臂内；外滑块固定在上臂下端内壁，与下臂之间可相对滑动；内滑块固定在下臂上端外侧，与上臂之间可相对滑动；提升油缸的上端铰接在上臂上，下端铰接在下臂上。

所述的抓管头由半爪，拉杆，爪前轴，爪后轴，油缸，拉杆轴，前杆，圆弧槽板，板牙组构成；所述抓管头各件为左右对称；半爪前端与拉杆铰接于爪前轴处，半爪后端与油缸后端铰接于爪后轴处；前杆固定在油缸杆上；前杆与拉杆铰接于拉杆轴处；板牙组固定在圆弧槽板上，可沿圆弧面在一定角度内转动；圆弧槽板固定在半爪前端。

所述的抱管头由半爪，第一销轴，第二销轴，拉杆，前杆，油缸构成；所述抱管头各件为左右对称；半爪与油缸铰接于第一销轴处；前杆固定在油缸杆前端，拉杆一端与半爪后端铰接，另一端与前杆铰接于第二销轴处。

本发明的铁架工采用猴台下布置，不占用猴台操作空间，可以与人工操作兼容，提升能力高，底座采用可行走形式，控制系统简单，操作直观简便；可随钻机迅速转场安装。

附图说明

图1是本发明的铁架工的主视图；

   图2是本发明的铁架工的立体图；

   图3是图1中提升臂的结构示意图；

   图4是图1中抓管头的结构示意图；

   图5是图1中抱管头的结构示意图；

   图6～8是本发明的铁架工的工作状态图。

具体实施方式

如图1、图2所示，铁架工包括轨道梁1，齿条2，小车3，齿轮行走驱动机构4，回转支撑5，齿轮回转驱动机构6，回转座7，变幅油缸8，变幅主臂9，变幅次臂10，前座11，垂直调整油缸12，抓管头13，提升臂14，抱管头15。齿条2固定在轨道梁1上；小车3为轮式结构轮子可在轨道1梁槽间滚动；齿轮行走驱动机构4固定在小车3上，其驱动齿轮与齿条2啮合；回转支撑5上端固定在小车3上，下端固定在回转座7上；齿轮回转驱动机构6固定在小车3上，其驱动齿轮与回转支撑5上的齿轮啮合；变幅主臂9上端铰接在回转座7上，下端铰接在前座11上；变幅油缸8一端铰接在回转座7上，另一端铰接在变幅主臂9中上部，变幅次臂10上端与回转座铰接7，下端与前座11铰接；前座11前端与提升臂14铰接，下端与垂直调整油缸12铰接；抓管头13固定在提升臂14的下部，抱管头15固定在提升臂14的上部。

如图3所示，提升臂14由下臂16，外滑块17，内滑块18，提升油缸19，上臂20组成。下臂16套装在上臂20内；外滑块17固定在上臂20下端内壁，与下臂16之间可相对滑动；内滑块18固定在下臂16上端外侧，与上臂20之间可相对滑动；提升油缸19的上端铰接在上臂20上，下端铰接在下臂16上。

如图4所示，抓管头13由第一半爪21，第一拉杆22，爪前轴23，爪后轴24，第一油缸25，拉杆轴26，第一前杆27，圆弧槽板28，板牙组29构成。抓管头各件为左右对称；第一半爪21前端与第一拉杆22铰接于爪前轴23处，第一半爪21后端与第一油缸25后端铰接于爪后轴24处；第一前杆27固定在第一油缸25杆上；第一前杆27与第一拉杆22铰接于拉杆轴26处；板牙组29固定在圆弧槽板28上，可沿圆弧面在一定角度内转动；圆弧槽板28固定在第一半爪21前端。

如图5所示，抱管头15由第二半爪31，第一销轴32，第二销轴33，第二拉杆34，第二前杆35，第二油缸36构成。抱管头各件为左右对称；第二半爪31与第二油缸36铰接于第一销轴32处；第二前杆35固定在第二油缸36杆前端，第二拉杆34一端与第二半爪31后端铰接，另一端与第二前杆35铰接于第二销轴33处。

本发明的铁架工的工作原理及动作如下所述：

小车3在齿轮行走驱动机构4的驱动下，沿轨道梁1前后运动；

回转座7通过回转支撑5及轴承连接在小车3下方，在齿轮回转驱动机构6的驱动下，回转座7及其下部组件可在水平面内完成周向360度回转；

变幅主臂9和变幅次臂10在变幅油缸8的驱动下可在竖直平面内摆动，带动前端的组件完成向斜上方伸出缩回的动作；

变幅主臂9、变幅次臂10，回转座7及前座11组成平行四边形结构，保证变幅运动过程中前端组件保持竖直状态；

提升臂14在垂直调整油缸12的驱动下，可使提升臂14在竖直范围内完成小角度微调功能；

提升臂14的组件下臂16在提升油缸19的驱动下，可沿上臂20内沿完成提升、下降功能；

抓管头13的组件第一油缸25推动第一前杆27通过第一拉杆22带动第一半爪21开合来完成抓取钻具功能；

抱管头15的组件第二油缸36推动第二前杆35通过第二拉杆34带动第二半爪31开合来完成环绕抱住钻具功能。

典型的一些运动操作如图6、7、8所示；分别完成抓取钻杆30，提升钻杆并缩回中心，整体旋转一定角度，小车移动等动作。与井架指梁、顶驱等设备配合可代替井架工完成垂直排放钻柱的任务。

Claims (4)

1.一种铁架工，其特征在于：包括轨道梁，齿条、小车，齿轮行走驱动机构，回转支撑，齿轮回转驱动机构，回转座，变幅油缸，变幅主臂，变幅次臂，前座，垂直调整油缸，抓管头，提升臂，抱管头；齿条固定在轨道梁上；小车可在轨道梁槽间滚动；齿轮行走驱动机构固定在小车上，其驱动齿轮与齿条啮合；回转支撑上端固定在小车上，下端固定在回转座上；齿轮回转驱动机构固定在小车上，其驱动齿轮与回转支撑上的齿轮啮合；变幅主臂上端铰接在回转座上，下端铰接在前座上；变幅油缸一端铰接在回转座上，另一端铰接在变幅主臂中上部；变幅次臂上端与回转座铰接，下端与前座铰接；前座前端与提升臂铰接，下端与垂直调整油缸铰接；抓管头固定在提升臂的下部，抱管头固定在提升臂的上部。

2.根据权利要求1所述的铁架工，其特征在于：所述的提升臂由下臂，外滑块，内滑块，提升油缸，上臂组成；下臂套装在上臂内；外滑块固定在上臂下端内壁，与下臂之间可相对滑动；内滑块固定在下臂上端外侧，与上臂之间可相对滑动；提升油缸的上端铰接在上臂上，下端铰接在下臂上。

3.根据权利要求1所述的铁架工，其特征在于：所述的抓管头由半爪，拉杆，爪前轴，爪后轴，油缸，拉杆轴，前杆，圆弧槽板，板牙组构成；所述抓管头各件为左右对称；半爪前端与拉杆铰接于爪前轴处，半爪后端与油缸后端铰接于爪后轴处；前杆固定在油缸杆上；前杆与拉杆铰接于拉杆轴处；板牙组固定在圆弧槽板上，可沿圆弧面在一定角度内转动；圆弧槽板固定在半爪前端。

4.根据权利要求1所述的铁架工，其特征在于：所述的抱管头由半爪，第一销轴，第二销轴，拉杆，前杆，油缸构成；所述抱管头各件为左右对称；半爪与油缸铰接于第一销轴处；前杆固定在油缸杆前端，拉杆一端与半爪后端铰接，另一端与前杆铰接于第二销轴处。

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