CN103410456A - 铁架工 - Google Patents

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CN103410456A CN2013103541245A CN201310354124A CN103410456A CN 103410456 A CN103410456 A CN 103410456A CN 2013103541245 A CN2013103541245 A CN 2013103541245A CN 201310354124 A CN201310354124 A CN 201310354124A CN 103410456 A CN103410456 A CN 103410456A
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刘世斌
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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
[0001 ] 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
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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
[0009] 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
[0010] 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I上;小车3为轮式结构轮子可在轨道I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 —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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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 —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。
[0014] 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I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I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
倉泛;
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。
[0015] 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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