CN105443050A - 石油钻采设备、自动排管装置及管柱扶持机构 - Google Patents

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唐清亮
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Abstract

本发明公开了一种管柱扶持机构，包括壳体、驱动机构、滑块、第一扶持臂和第二扶持臂，所述滑块设置于所述壳体内，所述滑块与驱动机构连接，所述第一扶持臂和所述第二扶持臂分别设于所述滑块的两侧，并通过连杆机构与所述滑块铰接，所述滑块和所述壳体之间设有导向轴，所述导向轴的轴线与所述驱动机构的移动轴线平行。通过导向轴的导向作用，滑块及连杆机构的滑动不易偏离预定滑动轴线，从而使其滑动轴线始终与驱动机构的移动轴线保持平行，较好地避免了驱动机构因受偏载而造成的工作可靠性不高、使用寿命受到影响的问题，具有结构简单、工作可靠性好等优点。本发明进一步公开了一种自动排管装置和石油钻采设备。

Description

石油钻采设备、自动排管装置及管柱扶持机构
技术领域
本发明涉及石油设备领域，具体是涉及一种管柱扶持机构，以及设置有该管柱扶持机构的自动排管装置和石油钻采设备。
背景技术
井口自动化、无人化是石油装备的主要发展方向。自动排管装置是一种井口自动化装备，其一般安装在排管架(俗称二层台)上，主要用于扶持钻杆等管柱在井口与排管架之间进行移动。排管架通常树立在油井旁，排管架上形成许多用于竖直放置管柱的位置，自动排管装置活动设置在排管架上；当需要将管柱放置在排管架上时，自动排管装置夹住管柱并将其放置于排管架上的预定位置；当需要从排管架上取出管柱时，自动排管装置运动至适当位置并夹住管柱，然后将其带动至预定位置。
自动排管装置通常包括机械臂和管柱夹持机构，管柱夹持机构一般位于多自由度运动的机械臂的末端，用于夹持管柱。当前管柱夹持机构一般采用弧形夹持臂，通过夹持臂的张开和收拢实现管柱抓放，此结构夹持臂转动支点设在后部，悬臂较长，易造成夹持力不足，强度不够。且夹持臂在张开过程中，势必要在空间上向管柱两侧方向扩张，导致作业占用空间较大，不利于二层台指梁间狭窄空间作业，容易与相邻排放的管柱造成干涉，影响正常工作。为此，现有提供了一种通过连杆机构带动直杆式夹持臂的管柱夹持机构，但其结构设置比较复杂，工作可靠性较差，且由于驱动装置与连杆机构直接连接，容易受到连杆机构在运动过程中导致的偏载，而导致损坏，影响产品使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、工作可靠性高、驱动机构所受偏载小的管柱扶持机构，以及采用该管柱扶持机构的自动排管装置和石油钻采设备。
本发明的第一方面，提供了一种管柱扶持机构，包括壳体、驱动机构、滑块、第一扶持臂和第二扶持臂，所述滑块设置于所述壳体内，所述滑块与驱动机构连接，所述第一扶持臂和所述第二扶持臂分别设于所述滑块的两侧，并通过连杆机构与所述滑块铰接，所述滑块和所述壳体之间设有导向轴，所述导向轴的轴线与所述驱动机构的移动轴线平行。
进一步地，所述滑块内部设有滑道，所述导向轴的一端设置在所述滑道内，另一端固定连接在所述壳体上。
进一步地，所述壳体上设有导向孔，所述导向轴的一端穿设于所述导向孔内，另一端连接在所述滑块上。
进一步地，所述壳体上设有滑槽，所述第一扶持臂和所述第二扶持臂的第一端连接有销轴，所述销轴设于所述滑槽内并可在所述滑槽内滑动。
进一步地，所述滑槽的滑动轴线与所述驱动机构的移动轴线之间设有预定夹角。
进一步地，所述连杆机构包括第一连杆组和第二连杆组，所述第一扶持臂通过第一连杆组铰接于所述滑块的第一侧，所述第一连杆组包括至少两个平行设置的第一连杆，所述第一扶持臂、第一连杆组和滑块组成平行四边形机构；所述第二扶持臂通过第二连杆组铰接于所述滑块的第二侧，所述第二连杆组包括至少两个平行设置的第二连杆，所述第二扶持臂、第二连杆组和滑块组成平行四边形机构。
进一步地，所述第一连杆组包括四个第一连杆，所述四个第一连杆分成两组分别铰接在所述滑块的上下表面，和/或，所述第二连杆组包括四个第二连杆，所述四个第二连杆分成两组分别铰接在所述滑块的上下表面。
进一步地，所述第一扶持臂和所述第二扶持臂的第二端设有夹持块。
本发明的第二方面，提供了一种自动排管装置，包括机械臂和上述任一项所述的管柱扶持机构。
本发明的第三方面，还提供了一种石油钻采设备，包括排管架，所述排管架上设有上述的自动排管装置。
本发明通过设置导向轴，使得滑块及连杆机构在驱动机构的驱动下滑动时，由于受到导向轴的导向作用，不易偏离预定滑动轴线，从而保障其滑动轴线始终与驱动机构的移动轴线能保持平行，较好地避免了驱动机构因受偏载而造成的工作可靠性不高、使用寿命受到影响的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明管柱扶持机构的结构剖视示意图；
图2是本发明管柱扶持机构去除壳体后的内部结构示意图；
附图标记说明：
1、壳体；11、滑槽；21、滑块；22、导向轴；23、第一连杆组；24、第二连杆组；31、第一扶持臂；32、第二扶持臂；33、销轴；4、夹持块；5、驱动机构。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明中，术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件或方向，但不对部件和方向进行具体限制。本领域技术人员应当清楚，本发明的“管柱”是指钻杆、立根(两根及以上相连的钻杆)、油管等。
如图1、2所示，本实施例的管柱扶持机构，包括壳体1、驱动机构5、滑块21、第一扶持臂31和第二扶持臂32，滑块21设置于壳体1内，滑块21与驱动机构5连接，第一扶持臂31和第二扶持臂32分别设于滑块21的两侧，并通过连杆机构与滑块21铰接，滑块21和壳体1之间设有导向轴22，导向轴22的轴线与驱动机构5的移动轴线平行。
本实施例提供了导向轴的多种设置方式，具体地，滑块21内部设有滑道，导向轴22的一端设置在滑道内，另一端固定连接在壳体1上。或者，也可在壳体1上设置导向孔，导向轴22的一端穿设于导向孔内，另一端连接在滑块21上。
通过设置导向轴22，使得滑块21及连杆机构在驱动机构的驱动下滑动时，由于受到导向轴22的导向作用，不易偏离预定滑动轴线，从而保障其滑动轴线始终与驱动机构5的移动轴线能保持平行，较好地避免了驱动机构5因受偏载而造成的工作可靠性不高、使用寿命受到影响的问题。
本实施例中，壳体1上设有滑槽11，第一扶持臂31和第二扶持臂32的第一端连接有销轴33，销轴33设于滑槽11内并可在滑槽11内滑动，滑槽11的滑动轴线与驱动机构的移动轴线之间设有预定夹角。滑槽11和销轴33的结构设计，为第一扶持臂31和第二扶持臂32的开合提供导向作用，保障了第一扶持臂31和第二扶持臂32能更好、更顺畅的开合。
本实施例中，连杆机构包括第一连杆组23和第二连杆组24，第一扶持臂31通过第一连杆23组铰接于滑块21的第一侧，第一连杆23组包括至少两个平行设置的第一连杆23，第一扶持臂31、第一连杆23组和滑块21组成平行四边形机构；第二扶持臂32通过第二连杆24组铰接于滑块21的第二侧，第二连杆24组包括至少两个平行设置的第二连杆24，第二扶持臂32、第二连杆24组和滑块21组成平行四边形机构。平行四边形机构的设置保障了第一扶持臂31和第二扶持臂32始终沿水平方向移动，实现开合。
具体地，在本实施例中，第一连杆23组包括四个第一连杆23，四个第一连杆23分成两组分别铰接在滑块21的上下表面，和/或，第二连杆24组包括四个第二连杆24，四个第二连杆24分成两组分别铰接在滑块21的上下表面。
当然，第一连杆23和第二连杆24的数量还可以是其他偶数，例如，第一连杆23组包括两个第一连杆23，两个第一连杆23可铰接在滑块21的同一表面，也可分别铰接在滑块21的上下表面。同样，第二连杆24组包括两个第二连杆24，两个第二连杆24均铰接在滑块21的同一表面，也可分别铰接在滑块21的上下表面。
本实施例中，第一扶持臂31和第二扶持臂32的第二端设有夹持块4。用于在扶持管柱移动过程中限制管柱滑出，保证了作业的安全。
在此基础上，本发明还提供了一种自动排管装置，包括机械臂和上述管柱扶持机构，管柱扶持机构设置在机械臂末端，由于采用上述管柱扶持机构，具有其所有优点，不再赘述。
本发明进一步提供了一种石油钻采设备，包括排管架，排管架上设有上述自动排管装置，同样，具备上述管柱扶持机构所有优点，不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管柱扶持机构，包括壳体(1)、驱动机构(5)、滑块(21)、第一扶持臂(31)和第二扶持臂(32)，所述滑块(21)设置于所述壳体(1)内，所述滑块(21)与驱动机构(5)连接，所述第一扶持臂(31)和所述第二扶持臂(32)分别设于所述滑块(21)的两侧，并通过连杆机构与所述滑块(21)铰接，其特征在于：所述滑块(21)和所述壳体(1)之间设有导向轴(22)，所述导向轴(22)的轴线与所述驱动机构(5)的移动轴线平行。
2.根据权利要求1所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述滑块(21)内部设有滑道，所述导向轴(22)的一端设置在所述滑道内，另一端固定连接在所述壳体(1)上。
3.根据权利要求1所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述壳体(1)上设有导向孔，所述导向轴(22)的一端穿设于所述导向孔内，另一端连接在所述滑块(21)上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述壳体(1)上设有滑槽(11)，所述第一扶持臂(31)和所述第二扶持臂(32)的第一端连接有销轴(33)，所述销轴(33)设于所述滑槽(11)内并可在所述滑槽(11)内滑动。
5.根据权利要求4所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述滑槽(11)的滑动轴线与所述驱动机构(5)的移动轴线之间设有预定夹角。
6.根据权利要求1-3任一项所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述连杆机构包括第一连杆组(23)和第二连杆组(24)，所述第一扶持臂(31)通过第一连杆(23)组铰接于所述滑块(21)的第一侧，所述第一连杆(23)组包括至少两个平行设置的第一连杆(23)，所述第一扶持臂(31)、第一连杆(23)组和滑块(21)组成平行四边形机构；所述第二扶持臂(32)通过第二连杆(24)组铰接于所述滑块(21)的第二侧，所述第二连杆(24)组包括至少两个平行设置的第二连杆(24)，所述第二扶持臂(32)、第二连杆(24)组和滑块(21)组成平行四边形机构。
7.根据权利要求6所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述第一连杆(23)组包括四个第一连杆(23)，所述四个第一连杆(23)分成两组分别铰接在所述滑块(21)的上下表面，和/或，所述第二连杆(24)组包括四个第二连杆(24)，所述四个第二连杆(24)分成两组分别铰接在所述滑块(21)的上下表面。
8.根据权利要求1-3任一项所述的管柱扶持机构，其特征在于：所述第一扶持臂(31)和所述第二扶持臂(32)的第二端设有夹持块(4)。
9.一种自动排管装置，其特征在于：包括机械臂和权利要求1-8任一项所述的管柱扶持机构。
10.一种石油钻采设备，包括排管架，其特征在于：所述排管架上设有权利要求9所述的自动排管装置。
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