CN104191209A - 360度旋转拆装机 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供360度旋转拆装机，包括位于床身导轨上的冲扣机构、行走固定钳机构和拉拔机构，冲扣机构和拉拔机构位于行走固定钳机构的两侧，冲扣机构包括冲扣钳、大齿轮、冲扣钳支架体、均布在冲扣钳圆周上的多个冲扣钳夹紧油缸、与冲扣钳固连的旋转轴，行走固定钳机构包括固定钳、固定钳支架体、扭矩反馈装置和均布在固定钳圆周上的多个固定钳夹紧油缸，拉拔机构包括拉拔支架和滚轮，拉拔支架通过滚轮可沿床身导轨移动。360度旋转拆装机，保证了钻具液压拆装机在拆装钻具时快速、方便、安全、高效，大大提高了钻具拆装、维修的效率，延长了钻具的使用寿命。

Description

360度旋转拆装机

技术领域

本发明创造属于钻井工具领域，尤其是涉及一种应用于石油螺杆钻具360度旋转拆装机。

背景技术

目前，用于拆卸、装配维修各类石油、地质用钻具、管柱和井下工具螺纹连接的钻具拆装机采用的是双臂冲扣，中国专利，公告号为CN201346689Y，专利名称为“一种石油钻具拆装机双臂冲扣”，包括床身、冲扣钳支架体垂直安装在床身上，冲扣钳支架体上对称安装有两个冲扣钳油缸，冲扣钳圆周上均布有至少4个夹紧油缸，冲扣钳与冲扣钳支架体活动连接，冲扣钳油缸的活塞杆头对称安装在冲扣钳支架体上，缸体的中铰轴对称安装在冲扣钳的两端。双臂冲扣结构简单，制造成本低廉，但是生产效率低，稳定性不高，操作很不方便，冲扣钳旋转范围有限。

发明内容

本发明创造要解决以上技术问题，提供一种360度旋转拆装机，此装置生产效率高，性能稳定，操作方便，工件受力均匀、转动平稳、扭矩调整范围大，加工范围广，适用于大批量生产。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：360度旋转拆装机，包括位于床身导轨上的冲扣机构、行走固定钳机构和拉拔机构，所述冲扣机构和所述拉拔机构位于所述行走固定钳机构的两侧，

所述冲扣机构包括冲扣钳、大齿轮、冲扣钳支架体、均布在所述冲扣钳圆周上的多个冲扣钳夹紧油缸、与所述冲扣钳固连的旋转轴，所述冲扣钳上设有滚动轴承，所述滚动轴承通过轴承座与所述冲扣钳支架体相连，所述大齿轮与所述旋转轴键连接，所述冲扣钳支架体上设有减速机，所述减速机的输出轴上连接一个小齿轮，所述小齿轮通过过度齿轮与所述大齿轮啮合，所述冲扣钳支架体固定在所述床身导轨的左端，

所述行走固定钳机构包括固定钳、固定钳支架体、扭矩反馈装置和均布在所述固定钳圆周上的多个固定钳夹紧油缸，所述固定钳通过所述固定钳支架体支撑，所述固定钳支架体与所述床身导轨活动连接，所述扭矩反馈装置包括力臂、压力传感器和固定架，所述固定架与所述固定钳支架体相连，所述压力传感器与所述固定架相连，所述力臂的一端与所述固定钳相连，所述力臂的另一端与所述压力传感器贴合，且所述力臂随所述固定钳旋转可压紧所述压力传感器，

所述拉拔机构包括拉拔支架和滚轮，所述拉拔支架通过所述滚轮可沿所述床身导轨移动。

进一步，所述固定钳支架体通过链轮链条驱动装置可沿所述床身导轨移动，所述链轮链条驱动装置包括驱动装置箱体和驱动轮组，所述驱动轮组包括链条、主动轮、第一从动轮和第二从动轮，所述驱动装置箱体与所述固定钳支架体相连，所述链条两端固定在所述床身导轨上，所述主动轮、第一从动轮、第二从动轮与所述驱动装置箱体相连，所述链条从所述床身导轨左端起依次与所述第一从动轮、主动轮、第二从动轮啮合。

进一步，所述固定钳下端设有若干行走轮组，所述行走轮组包括若干驱动滚轮和碟簧，所述驱动滚轮通过所述碟簧与所述固定钳相连，所述固定钳通过所述驱动滚轮可沿所述床身导轨移动。

进一步，所述冲扣钳夹紧油缸和所述固定钳夹紧油缸均为6个，所述冲扣钳夹紧油缸和所述固定钳夹紧油缸均为内导向油缸，所述内导向油缸的缸体内设有相互配合的导向杆和导向键，所述内导向油缸的缸头设有防尘圈，6个所述冲扣钳夹紧油缸连接第一同步器，6个所述固定钳夹紧油缸连接第二同步器。

进一步，所述拉拔支架前部设有第一定位销孔，所述床身导轨表面呈间隔设有若干第二定位销孔，所述第一定位销孔和所述第二定位销孔相适应。

进一步，所述主动轮和所述减速机通过液压马达驱动。

进一步，所述滚动轴承为双列圆锥滚子轴承。

进一步，所述冲扣钳中心和所述固定钳中心在一条中心线上。

进一步，所述固定架包括底座和对称设于所述底座两端的连接架，两个所述连接架相对的一面分别设有一个所述压力传感器，所述力臂与两个所述压力传感器贴合，且所述力臂随所述固定钳旋转可压紧所述压力传感器。

进一步，所述床身导轨上还设有若干移动小车。

本发明创造具有的优点和积极效果是：360度旋转拆装机，冲扣钳可360度连续旋转工作，提高了整机工作效率；设置了浮动滚轮组件，利用该组件使固定钳装置“悬浮”在床身导轨上，避免了由于壳体变形而产生的机械干涉；夹紧油缸采用活塞杆内装式导向结构，代替了常见的活塞杆端部导向结构，避免了由于铁屑、泥浆对导向结构的过度磨损；多油缸通过同步器实现了圆形管件的同步均匀夹紧，克服了钻具壳体的变形；扭矩反馈装置优化了系统，实现了针对不同管径的不同夹紧力的设定与调整，具有瞬时压力显示功能，适应了多规格钻具的快速装(卸)作业，提高了整体系统的节能效果；固定钳通过链轮和链条驱动行走，克服了液压马达启动或停止时齿轮齿条的冲击，提高了设备使用寿命。本发明创造保证了钻具液压拆装机在拆装钻具时快速、方便、安全、高效，大大提高了钻具拆装、维修的效率，延长了钻具的使用寿命。

附图说明

图1是本发明创造的整机机构示意图；

图2是本发明创造的整机机构左视图；

图3是冲扣钳机构结构示意图；

图4是行走固定钳机构结构示意图；

图5是固定钳夹紧油缸、冲扣钳及扭矩反馈装置的连接结构示意图；

图6是图5中A处局部放大图；

图7是链轮链条驱动装置结构示意图；

图8是主动轮驱动部分结构示意图；

图9是行走固定钳和行走轮组结构的连接结构示意图；

图10是碟簧结构示意图。

图中：1、床身导轨；2、冲扣钳；3、大齿轮；4、冲扣钳支架体；5、冲扣钳夹紧油缸；6、旋转轴；7、滚动轴承；8、轴承座；9、减速机；10、小齿轮；11、过度齿轮；12、固定钳；13、固定钳支架体；14、固定钳夹紧油缸；15、力臂；16、压力传感器；17、拉拔支架；18、驱动装置箱体；19、链条；20、主动轮；21、第一从动轮；22、第二从动轮；23、驱动滚轮；24、碟簧；25、液压马达；26、底座；27、连接架；28、移动小车；29、行走轮组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。

如图1-10所示的本发明创造的最佳实施例，360度旋转拆装机，包括位于床身导轨1上的冲扣机构、行走固定钳机构和拉拔机构，所述冲扣机构和所述拉拔机构位于所述行走固定钳机构的两侧，所述冲扣机构包括冲扣钳2、大齿轮3、冲扣钳支架体4、均布在所述冲扣钳2圆周上的多个冲扣钳夹紧油缸5、与所述冲扣钳2固连的旋转轴6，所述冲扣钳2上设有滚动轴承7，所述滚动轴承7通过轴承座8与所述冲扣钳支架体4相连，所述大齿轮3与所述旋转轴6键连接，所述冲扣钳支架体4上设有减速机9，所述减速机9的输出轴上连接一个小齿轮10，所述小齿轮10通过过度齿轮11与所述大齿轮3啮合，所述冲扣钳支架体4固定在所述床身导轨1的左端，所述行走固定钳机构包括固定钳12、固定钳支架体13、扭矩反馈装置和均布在所述固定钳12圆周上的多个固定钳夹紧油缸14，所述固定钳12通过所述固定钳支架体13支撑，所述固定钳支架体13与所述床身导轨1活动连接，所述扭矩反馈装置包括力臂15、压力传感器16和固定架，所述固定架与所述固定钳支架体13相连，所述压力传感器16与所述固定架相连，所述力臂16的一端与所述固定钳12相连，所述力臂15的另一端与所述压力传感器16贴合，且所述力臂15随所述固定钳12旋转可压紧所述压力传感器16，所述拉拔机构包括拉拔支架17和滚轮，所述拉拔支架17通过所述滚轮可沿所述床身导轨1移动。

所述固定钳支架体13通过链轮链条驱动装置可沿所述床身导轨1移动，所述链轮链条驱动装置包括驱动装置箱体18和驱动轮组，所述驱动轮组包括链条19、主动轮20、第一从动轮21和第二从动轮22，所述驱动装置箱体18与所述固定钳支架体13相连，所述链条19两端固定在所述床身导轨1上，所述主动轮20、第一从动轮21、第二从动轮22与所述驱动装置箱体18相连，所述链条19从所述床身导轨1左端起依次与所述第一从动轮21、主动轮20、第二从动轮22啮合。驱动轮组安装在固定钳支架体13上时，在连接处安装聚氨脂缓冲圈，使其柔性连接，起动时有一个缓冲，不会损坏链轮和链条，延长其使用寿命。链轮链条驱动装置克服了液压马达25启动或停止时齿轮齿条的冲击，提高了设备使用寿命。

所述固定钳12下端设有若干行走轮组29，所述行走轮组29包括若干驱动滚轮23和碟簧24，所述驱动滚轮23通过所述碟簧24与所述固定钳12相连，所述固定钳12通过所述驱动滚轮23可沿所述床身导轨1移动。浮动滚轮组件，利用该组件使固定钳装置“悬浮”在机床身导轨1上，避免了由于钻具壳体的变形而产生的机械干涉现象。

所述冲扣钳夹紧油缸5和所述固定钳夹紧油缸14均为6个，所述冲扣钳夹紧油缸5和所述固定钳夹紧油缸14均为内导向油缸，所述内导向油缸的缸体内设有相互配合的导向杆和导向键，所述内导向油缸的缸头设有防尘圈，6个所述冲扣钳夹紧油缸5连接第一同步器，6个所述固定钳夹紧油缸14连接第二同步器。夹紧油缸的缸头顶部镶有耐磨损的牙板，牙板的工作位置是平行与工件的轴线，牙板的受力方向是垂直与工件的轴线，所以油缸的活塞杆在伸出和退回时不能转动，通常的夹紧油缸在缸头的侧面镶有导向键，以防止活塞杆转动。夹紧油缸工作时难免会掉下一些铁削，夹紧钳下部的外导向夹紧油缸因不能安装防护措施，经常会被铁削研损，甚至不能工作。因此采用内导向油缸，是因为内导向油缸把导向键镶在活塞杆的内部，缸头的外部装有防尘圈，这样既保证了活塞杆在伸出和退回时不能转动又防止了铁削研损缸头，确保生产的顺利进行，大大减少事故的发生。

一般的石油钻具拆装机都有两个夹紧钳，一个是固定夹紧，另一个是冲扣夹紧，夹紧时要求夹紧油缸的伸出要同步，否则对工件的夹紧力不均或夹紧后工件不在旋转中心。目前传统的钻具拆装机夹紧装置采用的是单向节流阀调速。压力油通过进游管路进入六条夹紧油缸的后腔，活塞前移，活塞杆伸出，前腔的油通过回油管路排出，中间经过单向节流阀，通过调节各节流阀的流量，以达到六缸同步的效果。此方法简单、经济，但通过眼睛观察，很难达到确实同步的效果。本发明创造采用六缸同步器，在夹紧钳的六条夹紧油缸的回油油路中安装一个六缸同步器，使六条油缸工作时所排出的油量相等，用机械的方法确保六条油缸同步工作。压力油通过进油管路同时进入六条夹紧油缸的后腔，活塞前移，活塞杆伸出，前腔的油通过回油管路，经过六缸同步器排出，六缸同步器的同步精度为2％，从而很精确地实现六缸同步夹紧。

所述拉拔支架17前部设有第一定位销孔，所述床身导轨1表面呈间隔设有若干第二定位销孔，所述第一定位销孔和所述第二定位销孔相适应。

所述主动轮20和所述减速机9通过液压马达25驱动。

所述滚动轴承7为双列圆锥滚子轴承。

所述冲扣钳2中心和所述固定钳12中心在一条中心线上，目的是为了保证工件处于水平状态，且管件和冲扣钳2、固定钳12的轴线均位于同一条中心线。

所述固定架包括底座26和对称设于所述底座26两端的连接架27，两个所述连接架27相对的一面分别设有一个所述压力传感器16，所述力臂15与两个所述压力传感器16刚刚贴合，且所述力臂15随所述固定钳12旋转可压紧所述压力传感器16。当冲扣钳2带动工件旋转时，固定钳12虽然被固定钳支架体13所固定，但是仍然会随着冲扣钳2的旋转而产生微量位移，此时固定钳12会带动力臂15产生微量位移，力臂15会对压力传感器16施加压力，此时压力传感器16输出压力信号。随着冲扣钳2的不断紧扣过程，力臂15施加在压力传感器16上的压力值越大，通过运算就可得出扭矩值。对称设置两个压力传感器16是为了配合正反两个方向的紧扣工艺。

所述床身导轨1上还设有若干移动小车28。移动小车28用于对工件进行托举。

本发明创造的工作原理如下：

(1)行走固定钳机构：

行走固定钳上部装有六个固定钳夹紧油缸14用于夹紧工件。下部装有液压马达25，液压油驱动液压马达25经过链轮、链条啮合拖动行走固定钳12沿床身导轨1移动。床身导轨1与固定钳12之间是靠驱动滚轮23和床身导轨1表面滚动摩擦来实现地，其驱动力来自于液压马达25对主动轮20的驱动。具有摩擦系数小、移动灵活的特点。行走轮组29带有浮动机构—碟簧24。工件夹紧后可以自动调整行走固定钳12和冲扣钳2之间的同心度。使各夹紧油缸受力均匀。行走固定钳12和冲扣钳2的各自六个夹紧油缸均以各自的夹紧中心为圆心，六等分均匀分布安装在固定钳12和冲扣钳2上，使每个油缸受力均匀。每组油缸分别用一个同步器控制各自的六个油缸运动同步。在最佳实施例中，同步器选用的是美国DELTA POWER原装产品。同步精度高，不用人工调整同步精度。

(2)冲扣机构：

冲扣钳2上部装有六个冲扣钳夹紧油缸5，用于加紧定位工作。冲扣钳2固定在主床身左端，冲扣钳2外测装有驱动液压马达25，在液压油的作用下，液压马达25驱动行星减速机9的输出轴旋转，输出轴将作用力传递至小齿轮10，小齿轮10通过过度齿轮11将将扭矩传递在大齿轮3上，大齿轮3带动旋转轴6旋转，旋转轴带动滚轴轴承7旋转，滚动轴承7带动冲扣钳2旋转工作，完成连续冲扣动作，缩短了运行时间提高了工作效率.

(3)拉拔机构：

如图所示的实施例，拉拔油缸安装在拉拔支架17上。拉拔支架17下部装有驱动滚轮，拉拔支架17依靠驱动滚轮在床身导轨1面上滚动，可调整拉拔机构的位置。根据工件(钻具转子)的长度，推动拉拔支架17可以将拉拔机构调整到要求的位置。拉拔支架17前部有1个第一定位销孔，床身导轨1表面每相隔500mm有1个第二定位销孔。将插销同时插入拉拔支架17的第一定位销孔和床身导轨1的第二定位销孔中，使拉拔机构在要求的位置固定，保证钻具的"转子"能顺利从"定子"中拉出或装入。

本发明创造还设有液压站、电气控制系统、数字显示系统和数据打印装置。液压站是将液压油箱、电气箱和操纵台集中安装在一起的机器控制部分。操纵台盘面上装有压力表、扭矩表、压力调节手柄，操纵按扭和操纵手柄。压力表显示液压系统压力。扭矩表直观显示扭矩数值。压力继电器用来设定所需用的压力值。操纵按扭和操纵手柄是用来操纵机器动作的。操纵按扭和操纵手柄下部标有中、英文两种文字操作指南。既直观又方便。液压系统可以设定和达到中底压扭矩和高压扭矩。可以根据"管具"的直径和壁厚不同设定合适的扭矩和夹紧力。保证正常工作的同时不损坏"管具"的几何形状。不会夹扁和拧弯"管具"。360度旋转拆装机电气系统采用三菱可编程序控制器，与传统的继电器相比更易于实现液压系统的各种逻辑要求，不仅减少了电气元件数量的使用而且安全、可靠，维修方便。电磁阀采用24伏直流电压，不仅保人身安全而且线圈不易损坏，延长使用寿命。本机床采用两台15kw电机工作，分别采用电动机保护开关，集过载、短路保护于一体，以替代热继电器和熔断器，节省了空间。控制电路采用两个隔离变压器，各自供电。360度旋转拆装机工作时的所有技术数据，均可以通过仪表及数码显示屏显示出来，给机床的调整及操作带来极大的方便，避免了因盲目操作带来的不必要的经济损失，对工作质量的保证提供了依据。传统的拆装机没有此功能。除此之外，360度旋转拆装机还配备了打印机，将工件的序列号、操作工的编号，及工作时的压力、扭矩值一并打印出来，保证了工作质量的可追朔性，和责任事故的可分析性。传统的拆装机没有此功能。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.360度旋转拆装机，其特征在于：包括位于床身导轨上的冲扣机构、行走固定钳机构和拉拔机构，所述冲扣机构和所述拉拔机构位于所述行走固定钳机构的两侧，

所述冲扣机构包括冲扣钳、大齿轮、冲扣钳支架体、均布在所述冲扣钳圆周上的多个冲扣钳夹紧油缸、与所述冲扣钳固连的旋转轴，所述冲扣钳上设有滚动轴承，所述滚动轴承通过轴承座与所述冲扣钳支架体相连，所述大齿轮与所述旋转轴键连接，所述冲扣钳支架体上设有减速机，所述减速机的输出轴上连接一个小齿轮，所述小齿轮通过过度齿轮与所述大齿轮啮合，所述冲扣钳支架体固定在所述床身导轨的左端，

所述行走固定钳机构包括固定钳、固定钳支架体、扭矩反馈装置和均布在所述固定钳圆周上的多个固定钳夹紧油缸，所述固定钳通过所述固定钳支架体支撑，所述固定钳支架体与所述床身导轨活动连接，所述扭矩反馈装置包括力臂、压力传感器和固定架，所述固定架与所述固定钳支架体相连，所述压力传感器与所述固定架相连，所述力臂的一端与所述固定钳相连，所述力臂的另一端与所述压力传感器贴合，且所述力臂随所述固定钳旋转可压紧所述压力传感器，

所述拉拔机构包括拉拔支架和滚轮，所述拉拔支架通过所述滚轮可沿所述床身导轨移动。

2.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述固定钳支架体通过链轮链条驱动装置可沿所述床身导轨移动，所述链轮链条驱动装置包括驱动装置箱体和驱动轮组，所述驱动轮组包括链条、主动轮、第一从动轮和第二从动轮，所述驱动装置箱体与所述固定钳支架体相连，所述链条两端固定在所述床身导轨上，所述主动轮、第一从动轮、第二从动轮与所述驱动装置箱体相连，所述链条从所述床身导轨左端起依次与所述第一从动轮、主动轮、第二从动轮啮合。

3.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述固定钳下端设有若干行走轮组，所述行走轮组包括若干驱动滚轮和碟簧，所述驱动滚轮通过所述碟簧与所述固定钳相连，所述固定钳通过所述驱动滚轮可沿所述床身导轨移动。

4.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述冲扣钳夹紧油缸和所述固定钳夹紧油缸均为6个，所述冲扣钳夹紧油缸和所述固定钳夹紧油缸均为内导向油缸，所述内导向油缸的缸体内设有相互配合的导向杆和导向键，所述内导向油缸的缸头设有防尘圈，6个所述冲扣钳夹紧油缸连接第一同步器，6个所述固定钳夹紧油缸连接第二同步器。

5.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述拉拔支架前部设有第一定位销孔，所述床身导轨表面呈间隔设有若干第二定位销孔，所述第一定位销孔和所述第二定位销孔相适应。

6.根据权利要求2所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述主动轮和所述减速机通过液压马达驱动。

7.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述滚动轴承为双列圆锥滚子轴承。

8.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述冲扣钳中心和所述固定钳中心在一条中心线上。

9.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述固定架包括底座和对称设于所述底座两端的连接架，两个所述连接架相对的一面分别设有一个所述压力传感器，所述力臂与两个所述压力传感器贴合，且所述力臂随所述固定钳旋转可压紧所述压力传感器。

10.根据权利要求1所述的360度旋转拆装机，其特征在于：所述床身导轨上还设有若干移动小车。