CN105003214A - 一种主钳自动回中装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主钳自动回中装置，其包括主钳、背钳、紧扣油缸和驱动紧扣油缸运动的液控系统，所述紧扣油缸的一端与背钳连接，紧扣油缸的另一端与主钳连接；且该紧扣油缸可在液控系统的驱动下驱动主钳相对于背钳做旋转运动。所述液控系统包括液控三位四通换向阀、手动三位四通换向阀、手动二位四通换向阀、第一凸轮驱动二位三通换向阀、第二凸轮驱动二位三通换向阀和凸轮驱动换向阀触发部件。该主钳自动回中装置的结构简单、主钳回中精准。采用该主钳自动回中装置的铁钻工、单油缸驱动的旋转件、平移件等需要在油缸非极限位置精确自动停止的装置均能够实现精准的回中定位，从而实现远距离可控操作。

Description

一种主钳自动回中装置

技术领域

本发明涉及石油钻采机械设备，尤其涉及一种主钳自动回中装置。

背景技术

目前铁钻工的主钳上卸扣动作惯常使用单油缸驱动，如图1所示，当需要单油缸驱动的主钳02转动角度比较大时，为了保证整体结构的紧凑性，一般将紧扣油缸03平行于背钳01布置。

如图2现有技术中铁钻工的局部主视示意图和图3现有技术中铁钻工的局部立体示意图所示，此时主钳02与背钳01的缺口处于对齐状态，以方便主钳02和背钳01进出钻杆接头。

上述结构中的铁钻工在卸扣的时候，主钳02逆时针旋转。主钳02逆时针旋转的极限位置如图4所示。上述结构中的铁钻工在上扣的时候，主钳02顺时针旋转。主钳02顺时针旋转的极限位置如图5所示。现有技术中的铁钻工结构特点决定主钳02对齐背钳01的缺口时（即主钳02转动到中位位置），紧扣油缸03活塞杆并没有处于紧扣油缸03活塞杆伸缩的极限位置。在具体操作的时候就不能够精确的控制缺口对齐，因此对齐操作费时，更谈不上远程操作上卸扣。

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结构简单、主钳回中精准的主钳自动回中装置。采用该主钳自动回中装置的铁钻工、单油缸驱动的旋转件、平移件等需要在油缸非极限位置精确自动停止的装置均能够实现精准的回中定位，从而实现远距离可控操作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种主钳自动回中装置，包括主钳、背钳、紧扣油缸和驱动紧扣油缸运动的液控系统，所述紧扣油缸的一端与背钳连接，紧扣油缸的另一端与主钳连接；且该紧扣油缸可在液控系统的驱动下驱动主钳相对于背钳做旋转运动。所述液控系统包括液控三位四通换向阀、手动三位四通换向阀、手动二位四通换向阀、第一凸轮驱动二位三通换向阀、第二凸轮驱动二位三通换向阀和凸轮驱动换向阀触发部件；所述手动三位四通换向阀和手动二位四通换向阀均与油路的进油口连通；所述手动三位四通换向阀与液控三位四通换向阀连接，且该手动三位四通换向阀经单向阀后与第一凸轮驱动二位三通换向阀连接，该手动三位四通换向阀还经单向阀后与第二凸轮驱动二位三通换向阀连接；所述液控三位四通换向阀与紧扣油缸的油路进出口分别连接；所述凸轮驱动换向阀触发部件安装在主钳上，用于触发第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀。

优选的技术方案，所述凸轮驱动换向阀触发部件为弧形部件，该弧形的凸轮驱动换向阀触发部件的弧形圆心与主钳相对于背钳做旋转运动的旋转圆心同心；且弧形的顶面设有一段弧形突起部，当第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮运动在该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形突起部上时，对应的第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀被触发；当第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮均与该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形突起部的两端相抵时，所述第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀均未被触发，主钳位于中位。

进一步优选的技术方案，所述凸轮驱动换向阀触发部件为弧形部件，该弧形的凸轮驱动换向阀触发部件的弧形圆心与主钳相对于背钳做旋转运动的旋转圆心同心；且弧形的顶面设有一段弧形凹陷部，当第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮没运动在该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形凹陷部上时，对应的第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀被触发；当第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮均与该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形凹陷部的两端相抵时，所述第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀均未被触发，主钳位于中位。

综上所述，本发明的主钳自动回中装置结构简单、占用空间体积小。利用弧形的凸轮驱动换向阀触发部件驱动两个凸轮驱动换向阀来决定紧扣油缸的精准位置，进一步确定主钳的精准回中位置。可以实现主钳的精准回中和远程操控主钳和背钳的相对运动，进而实现对钻具的远程上卸扣。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1为现有技术中主钳回中装置的平面布置结构示意图；

图2为现有技术中主钳回中装置的主视结构示意图；

图3为现有技术中主钳回中装置的立体结构示意图；

图4为现有技术中主钳回中装置的主钳位于卸扣极限位置的结构示意图；

图5为现有技术中主钳回中装置的主钳位于上扣极限位置的结构示意图；

图6为本发明实施例1中主钳自动回中装置的主钳结构示意图；

图7为本发明实施例1中主钳自动回中装置的剖视结构示意图；

图8为本发明实施例1中主钳自动回中装置的主钳位于中位时的液控系统示意图；

图9为本发明实施例1中主钳自动回中装置的主钳位于卸扣极限位置时的液控系统示意图；

图10为本发明实施例1中主钳自动回中装置的主钳位于上扣极限位置时的液控系统示意图；

图11为本发明实施例2中主钳自动回中装置的主钳位于中位时的液控系统示意图；

图12为本发明实施例2中主钳自动回中装置的主钳位于卸扣极限位置时的液控系统示意图；

图13为本发明实施例2中主钳自动回中装置的主钳位于上扣极限位置时的液控系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1：如图6至图10所示：一种主钳自动回中装置，包括背钳1，主钳2、紧扣油缸3、液控三位四通换向阀4、单向阀5、手动三位四通换向阀6、手动二位四通换向阀7、凸轮驱动二位三通换向阀8、凸轮驱动二位三通换向阀9、安装架10。

所述紧扣油缸3一端连接背钳1，另一端连接主钳2，主钳2在紧扣油缸3的驱动下可绕背钳1的回转轨道旋转，即可以完成钻杆接头的上卸扣操作。

所述主钳2上设有凸轮驱动换向阀触发部件11，凸轮驱动换向阀触发部件11为弧形，且凸轮驱动换向阀触发部件11的弧形圆心与主钳2相对于背钳1的回转运动中心同心。凸轮驱动换向阀触发部件11具有两个凹面2a、2c、一个凸面2b。

所述背钳1上装有安装凸轮驱动二位三通换向阀8和凸轮驱动二位三通换向阀9的安装架10，凸轮驱动二位三通换向阀8、凸轮驱动二位三通换向阀9安装在安装架10上，且相对于背钳1固定。

所述液控三位四通换向阀4可在卸掉控制油的进油时，在弹簧作用下阀芯可以自动复位，处于中位。

所述凸轮驱动二位三通换向阀8、凸轮驱动二位三通换向阀9上的凸轮被压下时，阀芯换向，外力释放后在弹簧作用下阀芯能够复位。

所述主钳2处于中位时，凸轮驱动二位三通换向阀8、凸轮驱动二位三通换向阀9的凸轮都处于弹起状态。当主钳2在中位以外的其他任意姿态时，只有其中一个处于弹起状态，另一个处于压下状态。

在主钳2从中位开始旋转后直至达到卸扣方向的极限位置的过程中，凸轮驱动二位三通换向阀9阀芯被主钳2的凸轮驱动换向阀触发部件11面2b推动，此时，手动二位四通换向阀7经凸轮驱动二位三通换向阀9至液控三位四通换向阀4的控制油路接通。而凸轮驱动二位三通换向阀8进油保持不通。

在主钳2从中位开始旋转后直至达到上扣方向的极限位置的过程中，凸轮驱动二位三通换向阀8阀芯被主钳2的凸轮驱动换向阀触发部件11面2b推动，此时，手动二位四通换向阀7经凸轮驱动二位三通换向阀8至液控三位四通换向阀4的控制油路接通。而凸轮驱动二位三通换向阀9进油保持不通。

本发明的工作原理是：正常上扣或卸扣时，通过操作手动三位四通换向阀6，控制油将液控三位四通换向阀4的阀芯推向某一侧，此时，紧扣油缸3的有杆腔或无杆腔进油，主钳2可以相对于背钳1顺时针旋转或逆时针旋转，即完成上扣或卸扣动作。该过程中手动二位四通换向阀7应处于断开进油路状态（P口断开）。同时单向阀5使得控制油不从凸轮驱动二位三通换向阀8或凸轮驱动二位三通换向阀9泄漏。

在上扣完成时，钻杆接头可能在任意转角达到规定扭矩，因此，主钳2有可能处于顺时针旋转极限位置与逆时针旋转极限位置之间的任意姿态。当卸扣完成时，主钳2处于卸扣极限位置的姿态。当主钳2处于中位以外的任意位置时，若要使背钳1、主钳2退出钻杆，需将主背钳的缺口对齐，即需要主钳2完成回中操作。

当需要主钳2回中位时，操作手动二位四通换向阀7接通进油油路（P口），若主钳2处于顺时针旋转极限位置与逆时针旋转极限位置的中间任意位置时，控制油通过凸轮驱动二位三通换向阀8驱动液控三位四通换向阀4的阀芯移动，使紧扣油缸2的无杆腔进油，主钳2逆时针旋转，直至达到中位时，凸轮驱动二位三通换向阀8的凸轮弹起，阀芯换向，此时控制油路被切断。若主钳2处于顺时针旋转极限位置与逆时针旋转极限位置的中间任意位置时，控制油通过凸轮驱动二位三通换向阀9驱动液控三位四通换向阀4的阀芯移动，使紧扣油缸2的有杆腔进油，主钳2逆时针旋转，直至达到中位时，凸轮驱动二位三通换向阀8的凸轮弹起，阀芯换向，此时控制油路被切断。因此，主钳2可以从任意位置回中位。

实施例2：作为本发明的另外一种使用方式，如图11至图13所示，其工作原理与实施例1的类似，不同点在于主钳2上的凸轮驱动换向阀触发部件11形状不同，该凸轮驱动换向阀触发部件11的中间面为凹面，两侧的为凸面。与实施例1相比，主钳2从相同的姿态回中时凸轮驱动二位三通换向阀8、凸轮驱动二位三通换向阀9的接通顺序与实施例1相反。

对于非铁钻工主背钳的结构，比如，单油缸驱动的旋转件、平移件的非极限位置的定位均可采用本发明所述的方案。

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本发明的目的。但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (3)

1.一种主钳自动回中装置，包括主钳、背钳、紧扣油缸和驱动紧扣油缸运动的液控系统，所述紧扣油缸的一端与背钳连接，紧扣油缸的另一端与主钳连接；且该紧扣油缸可在液控系统的驱动下驱动主钳相对于背钳做旋转运动；其特征在于：所述液控系统包括液控三位四通换向阀、手动三位四通换向阀、手动二位四通换向阀、第一凸轮驱动二位三通换向阀、第二凸轮驱动二位三通换向阀和凸轮驱动换向阀触发部件；所述手动三位四通换向阀和手动二位四通换向阀均与油路的进油口连通；所述手动三位四通换向阀与液控三位四通换向阀连接，且该手动三位四通换向阀经单向阀后与第一凸轮驱动二位三通换向阀连接，该手动三位四通换向阀还经单向阀后与第二凸轮驱动二位三通换向阀连接；所述液控三位四通换向阀与紧扣油缸的油路进出口分别连接；所述凸轮驱动换向阀触发部件安装在主钳上，用于触发第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀。

2.根据权利要求1所述一种主钳自动回中装置，其特征在于: 所述凸轮驱动换向阀触发部件为弧形部件，该弧形的凸轮驱动换向阀触发部件的弧形圆心与主钳相对于背钳做旋转运动的旋转圆心同心；且弧形的顶面设有一段弧形突起部，当第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮运动在该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形突起部上时，对应的第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀被触发；当第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮均与该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形突起部的两端相抵时，所述第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀均未被触发，主钳位于中位。

3.根据权利要求1所述一种主钳自动回中装置，其特征在于: 所述凸轮驱动换向阀触发部件为弧形部件，该弧形的凸轮驱动换向阀触发部件的弧形圆心与主钳相对于背钳做旋转运动的旋转圆心同心；且弧形的顶面设有一段弧形凹陷部，当第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮没运动在该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形凹陷部上时，对应的第一凸轮驱动二位三通换向阀或第二凸轮驱动二位三通换向阀被触发；当第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀上的凸轮均与该凸轮驱动换向阀触发部件的弧形凹陷部的两端相抵时，所述第一凸轮驱动二位三通换向阀和第二凸轮驱动二位三通换向阀均未被触发，主钳位于中位。