CN104440065A - 连续旋转自动定心液压夹紧机构及其液压控制系统 - Google Patents

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荣彬彬
刘成龙
刘正民
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
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    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines

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Abstract

本发明涉及一种连续旋转自动定心液压夹紧机构及其液压控制系统，所述机构包括空心主轴（1）和夹紧机构（2），所述夹紧机构（2）包括夹紧机构架体（2.1），所述夹紧机构架体（2.1）上设置有上夹紧油缸（2.2）和下夹紧油缸（2.3），所述上夹紧油缸（2.2）和下夹紧油缸（2.3）上分别设置有上滑块（2.4）和下滑块（2.5），所述上滑块（2.4）和下滑块（2.5）上设置有V形块（2.10），所述上滑块（2.4）和下滑块（2.5）之间设置有齿轮齿条同步机构（2.6）。本发明一种连续旋转自动定心液压夹紧机构及其液压控制系统，其动作简单，定心精确，可连续正反旋转，大大缩短了定子壳体连接和拆解时间，工作效率大幅提高。

Description

连续旋转自动定心液压夹紧机构及其液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种连续旋转自动定心液压夹紧机构及其液压控制系统，用于石油开采所用螺杆钻具定子壳体的螺纹连接于螺纹拆解，属于石油开采设备技术领域。
背景技术
石油开采钻具通常是由上下两节通过端部内外螺纹进行高强度连接而成，例如螺杆钻具钻铤定子壳的螺纹连接。这种螺纹连接和拆解需要很大的扭矩才能完成。特别是在油田钻井用后的钻铤定子壳，由于螺纹被连接的非常紧且严重锈蚀想拆解这个螺纹需要更大的拆解扭矩。
由于螺杆钻具定子壳体外壁为圆柱形表面，必须对外壁施加非常大的夹紧力方能抵抗如此之大的高强度螺纹连接或拆解。市面上较成熟的定子壳体螺纹连接拆装设备均由两组油缸对两个定子壳体外壁圆柱形表面进行分别夹紧，每组均由多个（一般为4～6个）油缸同时且同步对两只定子壳体分别进行夹紧。其中一组夹紧后固定不动，另一组夹紧后其整个夹紧系统要做大扭矩旋转运动来旋紧或拆解壳体连接螺纹，由于夹紧油缸较多，且夹紧过程很难做到同步，所以很难实现多缸同步夹紧且连续大扭矩旋转。目前中外螺杆钻具定子壳体的拆装设备，一般都是利用另外两只油缸施加大扭矩间断性重复转动（夹紧及转动要用10～14只油缸），每次动作只能转动不到35°转角，且由于转动力臂的变化使得转动力矩也发生变化。而一般定子壳体的螺纹连接也得十几扣，所以这种设备工作效率非常低。另外这种拆装设备的两组油缸（夹紧固定及夹紧旋转），由于夹紧油缸较多且不易同步夹紧所以回转中心严重不同心，对定子壳体螺纹连接造成很大困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种连续旋转自动定心液压夹紧机构及其液压控制系统，其动作简单，定心精确，可连续正反旋转，大大缩短了定子壳体的螺纹连接和螺纹拆解时间，工作效率大幅提高。
本发明的目的是这样实现的：一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，它包括空心主轴和夹紧机构，所述夹紧机构固定设置于空心主轴后端，所述夹紧机构包括夹紧机构架体，所述夹紧机构架体顶部和底部分别设置有上夹紧油缸和下夹紧油缸，所述上夹紧油缸和下夹紧油缸推拉力及行程相同，所述上夹紧油缸和下夹紧油缸相对布置，所述上夹紧油缸上设置有上滑块，所述下夹紧油缸上设置有下滑块，所述上滑块和下滑块上设置有V形块，所述上滑块和下滑块之间设置有齿轮齿条同步机构，所述夹紧机构架体一侧设置有微型液压站，所述上夹紧油缸和下夹紧油缸分别与微型液压站相连接。
所述空心主轴上开设有导线孔，所述空心主轴前部设置有电气滑环，所述微型液压站的电控线路设置于导线孔并与电气滑环相连接。
所述齿轮齿条同步机构包括齿条和齿轮，所述齿条设置于夹紧机构架体左右两侧，所述齿条下部与下滑块固定连接，所述齿轮设置于齿条上部和上滑块之间，所述齿轮通过转轴设置于夹紧机构架体上，所述齿轮分别与齿条和上滑块相啮合。
所述上滑块和下滑块前后两侧沿竖直方向开设有导向槽，所述夹紧机构架体前后两侧设置有导向键，所述导向槽和导向键相配合。
所述连续旋转自动定心液压夹紧机构还包括定子壳体拆装设备底座，所述定子壳体拆装设备底座上设置有旋转主机箱，所述旋转主机箱上设置有旋转动力源。
一种连续旋转自动定心液压夹紧机构的液压控制系统，它包括上夹紧油缸、下夹紧油缸和微型液压站，所述微型液压站包括耐压油箱、溢流阀、三位四通换向阀、第一压力继电器、第二压力继电器、高压蓄能器和低压蓄能器，所述耐压油箱、换向阀、高压蓄能器和第二压力继电器依次连接形成进油油路，所述第一压力继电器、换向阀、低压蓄能器和耐压油箱依次连接形成回油油路，所述上夹紧油缸和下夹紧油缸并联后分别与进油油路和回油油路相连接 ，所述溢流阀设置于进油油路和回油油路之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该连续旋转自动定心液压夹紧机构由于采用V形块夹紧，接触点多夹紧分力大，所以夹紧油缸数量少（仅有两只对称布置），由于夹紧油缸数量少布置空间大，油缸缸径也可加大；
2、该连续旋转自动定心液压夹紧机构通过两侧齿轮齿条、V型块及导向机构等实现自动定心夹紧；
3、该连续旋转自动定心液压夹紧机构应用独立微型液压站（液压包），该机构外部无液压管路所以简单整洁，夹紧机构与微型液压站一同可连续正反向旋转；
4、采用电气滑环对独立的微型液压站（液压包）的油泵电机及控制元件等进行供电及控制；
5、由于该连续旋转自动定心液压夹紧机构的动作简单，定心精确，可连续正反旋转，所以定子壳体的螺纹连接与螺纹拆解时间大大缩短，工作效率大幅提高。
附图说明
图1为本发明一种连续旋转自动定心液压夹紧机构的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图2的B-B剖视图。
图4为本发明一种连续旋转自动定心液压夹紧机构的工作状态示意图。
图5为本发明一种连续旋转自动定心液压夹紧机构的液压控制系统示意图。
其中：
空心主轴1
夹紧机构2
夹紧机构架体2.1
上夹紧油缸2.2
下夹紧油缸2.3
上滑块2.4
下滑块2.5
齿轮齿条同步机构2.6
齿条2.6.1
齿轮2.6.2
转轴2.6.3
导向槽2.7
微型液压站（液压包）2.8
耐压油箱2.8.1
溢流阀2.8.2
换向阀2.8.3
第一压力继电器2.8.4
第二压力继电器2.8.5
高压蓄能器2.8.6
低压蓄能器2.8.7
导向键2.9
V形块2.10
电气滑环3
导线孔4
定子壳体拆装设备底座5
旋转动力源6
旋转主机箱7。
具体实施方式
参见图1~图5，本发明一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，它包括空心主轴1和夹紧机构2，所述夹紧机构2固定设置于空心主轴1后端，所述夹紧机构2包括夹紧机构架体2.1，所述夹紧机构架体2.1顶部和底部分别设置有上夹紧油缸2.2和下夹紧油缸2.3，所述上夹紧油缸2.2和下夹紧油缸2.3相对布置，所述上夹紧油缸2.2上设置有上滑块2.4，所述下夹紧油缸2.3上设置有下滑块2.5，所述上滑块2.4和下滑块2.5上设置有V形块2.10，所述上滑块2.4和下滑块2.5之间设置有齿轮齿条同步机构2.6，所述夹紧机构架体2.1一侧设置有微型液压站2.8，所述空心主轴1上开设有导线孔4，所述空心主轴1前部设置有电气滑环3，所述微型液压站2.8的电控线路设置于导线孔4并与电气滑环3相连接，所述上夹紧油缸2.2和下夹紧油缸2.3分别与微型液压站2.8相连接。
所述齿轮齿条同步机构2.6包括齿条2.6.1和齿轮2.6.2，所述齿条2.6.1设置于夹紧机构架体2.1左右两侧，所述齿条2.6.1下部与下滑块5固定连接，所述齿轮2.6.2设置于齿条2.6.1上部和上滑块4之间，所述齿轮2.6.2通过转轴2.6.3设置于夹紧机构架体2.1上，所述上滑块4左右两侧设置有啮合齿，所述齿轮2.6.2分别与齿条2.6.1和上滑块4相啮合。
所述上滑块2.4和下滑块2.5前后两侧沿竖直方向开设有导向槽2.7，所述夹紧机构架体2.1前后两侧设置有导向键2.9，所述导向槽2.7和导向键2.9相配合。
所述连续旋转自动定心液压夹紧机构还包括定子壳体拆装设备底座5，所述定子壳体拆装设备底座5上设置有旋转主机箱7，所述旋转主机箱7上设置有旋转动力源6。
一种连续旋转自动定心液压夹紧机构的液压控制系统，它包括上夹紧油缸2.2、下夹紧油缸2.3和微型液压站2.8，所述微型液压站2.8包括耐压油箱2.8.1、溢流阀2.8.2、三位四通换向阀2.8.3、第一压力继电器2.8.4、第二压力继电器2.8.5、高压蓄能器2.8.6和低压蓄能器2.8.7，所述耐压油箱2.8.1、换向阀2.8.3、高压蓄能器2.8.6和第二压力继电器2.8.5依次连接形成进油油路，所述第一压力继电器2.8.4、换向阀2.8.3、低压蓄能器2.8.7和耐压油箱2.8.1依次连接形成回油油路，所述上夹紧油缸2.2和下夹紧油缸2.3并联后分别与进油油路和回油油路相连接 ，所述溢流阀2.8.2设置于进油油路和回油油路之间。

Claims (6)

1.一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，其特征在于：它包括空心主轴（1）和夹紧机构（2），所述夹紧机构（2）固定设置于空心主轴（1）后端，所述夹紧机构（2）包括夹紧机构架体（2.1），所述夹紧机构架体（2.1）顶部和底部分别设置有上夹紧油缸（2.2）和下夹紧油缸（2.3），所述上夹紧油缸（2.2）和下夹紧油缸（2.3）相对布置，所述上夹紧油缸（2.2）上设置有上滑块（2.4），所述下夹紧油缸（2.3）上设置有下滑块（2.5），所述上滑块（2.4）和下滑块（2.5）上设置有V形块（2.10），所述上滑块（2.4）和下滑块（2.5）之间设置有齿轮齿条同步机构（2.6），所述夹紧机构架体（2.1）一侧设置有微型液压站（2.8），所述上夹紧油缸（2.2）和下夹紧油缸（2.3）分别与微型液压站（2.8）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，其特征在于：所述空心主轴（1）上开设有导线孔（4），所述空心主轴（1）前部设置有电气滑环（3），所述微型液压站（2.8）的电控线路设置于导线孔（4）并与电气滑环（3）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，其特征在于：所述齿轮齿条同步机构（2.6）包括齿条（2.6.1）和齿轮（2.6.2），所述齿条（2.6.1）设置于夹紧机构架体（2.1）左右两侧，所述齿条（2.6.1）下部与下滑块（5）固定连接，所述齿轮（2.6.2）设置于齿条（2.6.1）上部和上滑块（4）之间，所述齿轮（2.6.2）通过转轴（2.6.3）设置于夹紧机构架体（2.1）上，所述齿轮（2.6.2）分别与齿条（2.6.1）和上滑块（4）相啮合。
4.根据权利要求1所述的一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，其特征在于：所述上滑块（2.4）和下滑块（2.5）前后两侧沿竖直方向开设有导向槽（2.7），所述夹紧机构架体（2.1）前后两侧设置有导向键（2.9），所述导向槽（2.7）和导向键（2.9）相配合。
5.根据权利要求1所述的一种连续旋转自动定心液压夹紧机构，其特征在于：所述连续旋转自动定心液压夹紧机构还包括定子壳体拆装设备底座（5），所述定子壳体拆装设备底座（5）上设置有旋转主机箱（7），所述旋转主机箱（7）上设置有旋转动力源（6）。
6.一种连续旋转自动定心液压夹紧机构的液压控制系统，其特征在于：它包括上夹紧油缸（2.2）、下夹紧油缸（2.3）和微型液压站（2.8），所述微型液压站（2.8）包括耐压油箱（2.8.1）、溢流阀（2.8.2）、三位四通换向阀（2.8.3）、第一压力继电器（2.8.4）、第二压力继电器（2.8.5）、高压蓄能器（2.8.6）和低压蓄能器（2.8.7），所述耐压油箱（2.8.1）、换向阀（2.8.3）、高压蓄能器（2.8.6）和第二压力继电器（2.8.5）依次连接形成进油油路，所述第一压力继电器（2.8.4）、换向阀（2.8.3）、低压蓄能器（2.8.7）和耐压油箱（2.8.1）依次连接形成回油油路，所述上夹紧油缸（2.2）和下夹紧油缸（2.3）并联后分别与进油油路和回油油路相连接 ，所述溢流阀（2.8.2）设置于进油油路和回油油路之间。
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