CN105625961A - 一种立根夹持装置及夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立根夹持装置，它包括夹持油缸（1）、伺服马达（2）、夹具本体（3）、左钳体（4）、右钳体（5）、限位挡环（6）、销轴（9）和缓冲层（10）组成，夹具本体（3）的左端部设置有法兰盘（11），左钳体（4）和右钳体（5）的工作端均设置于夹具本体（3）的外部，拉伸弹簧（7）上设置有限位挡环（6），限位挡环（6）上设置有弧形凹槽（14），它还包括计算机（15）和与计算机（15）连接的数据转换器（16），所述的数据转换器（16）与压力传感器A（8）和压力传感器B（19）连接；它还公开了立根的夹持方法。本发明的有益效果是：自动化程度高、能够对不同管径的立根进行夹持、有效避免立根被夹损。

Description

一种立根夹持装置及夹持方法

技术领域

本发明涉及用于夹持管具的夹具的技术领域，特别是一种立根夹持装置及夹持方法。

背景技术

能源为一个国家的发展提供动力，随着我国经济的高速发展，我国对能源的需求逐渐加大，成为石油天然气的消耗大国。2014年，我国石油对外依存度接达59.5%，天然气对外依存度达到32.2%。较高的对外依存度使得我国的能源安全受到威胁，加大我国能源开发力度在一定程度上能缓解能源压力，但需要高科技、高效率的石油钻采装备。

我国石油天然气资源储量大，但缺乏高效的开采设备。我国陆地钻井行业对新的钻井设备采用比较谨慎，由于陆地国产先进钻机及其配套装备发展缓慢，而国外新的钻井装备价格昂贵，因此国内大多数的钻井服务公司不愿意率先尝试新技术，而是让其他公司先用，根据使用结果的好坏再决定是否使用。这种谨慎的行为不仅造成了我国石油装备的发展缓慢，也降低了石油天然气的开采效率。近几年，由于各公司逐步意识到自动化钻井的潜在效益是巨大的，包括确保钻井安全，提高钻井效率，减少钻井周期，提高钻井经济性等，自动化钻井装备的需求趋势日益加大。我国陆地自动化钻井发展缓慢，部分钻井公司还在用传统的转盘钻井。由于可编程控制器（PLC）在钻机上的推广和铁钻工、自动吊卡，顶驱等先进设备的使用使得现代钻机自动化程度更高。电子司钻具备的钻井监控系统、一体化钻井仪表、防碰系统等是自动化钻井的重要组成因素，其随后发展的现场无线通讯、有毒气体检测、液电气一体化和人机界面控制的电子司钻是自动钻机的趋势。顶部驱动技术是石油钻机重大变革之一，其不仅节省接单根时间，提高钻井安全，提高生产效率，还具有倒划眼防止卡钻的功能，在定向钻井过程中，可以大幅度地减少起钻总时间。

目前，管具的夹持采用自动排管系统中的夹持机构来将管具转移到钻台面上，而这种管具夹持机构结构复杂，夹持力无法控制，导致很容易将被夹持的管具夹伤，最终影响管具的使用寿命。最终只有更换新的管具，这无疑是增大了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、自动化程度高、能够对不同管径的立根进行夹持、有效避免立根被夹损的立根夹持装置及夹持方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种立根夹持装置，它包括夹持油缸、伺服马达、夹具本体、左钳体、右钳体、限位挡环、拉伸弹簧、压力传感器A、销轴和缓冲层组成，夹具本体的左端部设置有法兰盘，伺服马达设置于法兰盘的端面上且其输出端与法兰盘连接，销轴垂直于夹具本体且固定于夹具本体的右端部，销轴上铰接有交叉设置的左钳体和右钳体，左钳体和右钳体的尾柄均设置于夹具本体内，左钳体和右钳体的工作端均设置于夹具本体的外部，左钳体和右钳体的工作端均设置有圆形槽，两个圆形槽的表面均设置有缓冲层，左钳体和右钳体的圆形槽上均设置有V型槽，两个V型槽内均设置有压力传感器A，所述的夹持油缸设置于夹具本体内且固定安装于法兰盘上，夹持油缸的活塞杆上铰接有交叉设置的连杆I和连杆II，连杆II与左钳体的尾柄铰接，连杆I与右钳体的尾柄铰接，所述的拉伸弹簧设置于左钳体和右钳体的工作端之间，拉伸弹簧上设置有限位挡环，限位挡环上设置有弧形凹槽，弧形凹槽内设置有压力传感器B；它还包括计算机和与计算机连接的数据转换器，所述的数据转换器与压力传感器A和压力传感器B连接，所述的计算机与伺服马达和夹持油缸连接。

所述的连杆I与连杆II关于销轴对称设置。

所述的夹具本体的内壁上设置有两个滑轨。

所述的连杆I与右钳体之间的铰接处、连杆II与左钳体之间的铰接处均安装有活动轮，所述的两个活动轮分别安装于滑轨内。

所述的两个滑轨关于销轴对称设置。

所述的缓冲层为橡胶垫。

所述的夹具本体为筒状。

一种立根夹持装置的夹持方法，它包括以下步骤：

S1、移动夹具本体使左钳体与右钳体工作端形成的区域朝向立根，当立根的外表面抵靠在压力传感器B上时，压力传感器B立即将压力信号传递给数据转换器；

S2、数据转换器将压力信号传递给电信号传递给计算机，计算机控制夹持油缸的活塞杆缩回，夹持油缸经连杆I和连杆II驱动左钳体和右钳体的工作端闭合，两个缓冲层朝向立根运动；

S3、当左钳体和右钳体的工作端在合拢过程中，两个压力传感器A将压力信号通过数据转换器转换为电信号传递给计算机，操作人员通过在计算机上实时监测立根上的受力大小，操作人员根据受力大小调整夹持油缸输出力的大小，进而保证立根安全的被夹持在左钳体和右钳体之间，从而实现了立根的夹持。

本发明具有以下优点：（1）本发明的左、右钳体与缓冲层之间均设置有压力传感器A，数据转换器与两个压力传感器A连接，数据转换器与计算机连接，当立根受力时压力信号经数据转换器转换为电信号传递给计算机，操作人员可在计算机上实时监测立根上的受力大小，根据受力大小调整夹持油缸输出力的大小，因此很好的保护了立根，进一步的避免了立根的夹伤。（2）本发明的夹具本体的左端部设置有法兰盘，伺服马达设置于法兰盘的端面上且其输出端与法兰盘连接，伺服马达能够带动法兰盘做360°的转动，从而使被夹持的立根处于水平状态，以将立根放置于地面上。（3）本发明的左钳体和右钳体的工作端均设置有圆形槽，两个圆形槽的表面设置有缓冲层，当立根被夹持在两个缓冲层之间时，缓冲层能够有效避免在夹紧立根时由于立根受力不均匀出现立根挤压变形的现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2的B向视图；

图4为本发明的左钳体的结构示意图；

图5为本发明的限位挡环的结构示意图；

图6为图5的右视图；

图7为本发明的工作示意图；

图中，1-夹持油缸，2-伺服马达，3-夹具本体，4-左钳体，5-右钳体，6-限位挡环，7-拉伸弹簧，8-压力传感器A，9-销轴，10-缓冲层，11-法兰盘，12-圆形槽，13-V型槽，14-弧形凹槽，15-计算机，16-数据转换器，17-滑轨，18-活动轮，19-压力传感器B，20-连杆I，21-连杆II，22-立根。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1-6所示，一种立根夹持装置，它包括夹持油缸1、伺服马达2、夹具本体3、左钳体4、右钳体5、限位挡环6、拉伸弹簧7、压力传感器A8、销轴9和缓冲层10组成，夹具本体3为筒状，夹具本体3的左端部设置有法兰盘11，伺服马达2设置于法兰盘11的端面上且其输出端与法兰盘11连接，销轴9垂直于夹具本体3且固定于夹具本体3的右端部，销轴9上铰接有交叉设置的左钳体4和右钳体5，左钳体4和右钳体5的尾柄均设置于夹具本体3内，左钳体4和右钳体5的工作端均设置于夹具本体3的外部，左钳体4和右钳体5的工作端均设置有圆形槽12，两个圆形槽12的表面均设置有缓冲层10，缓冲层10为橡胶垫，左钳体4和右钳体5的圆形槽12上均设置有V型槽13，两个V型槽13内均设置有压力传感器A8。

如图2所示，夹持油缸1设置于夹具本体3内且固定安装于法兰盘11上，夹持油缸1的活塞杆上铰接有交叉设置的连杆I20和连杆II21，连杆I20与连杆II21关于销轴9对称设置，连杆II21与左钳体4的尾柄铰接，连杆I20与右钳体5的尾柄铰接，所述的拉伸弹簧7设置于左钳体4和右钳体5的工作端之间，拉伸弹簧7上设置有限位挡环6，限位挡环6上设置有弧形凹槽14，弧形凹槽14内设置有压力传感器B19，当立根碰触到压力传感器B19时，压力传感器B19立即将压力信号传递给数据转换器16，数据转换器16将压力信号传递给电信号传递给计算机15，计算机15控制夹持油缸1的活塞杆缩回，夹持油缸1经连杆I20和连杆II21驱动左钳体4和右钳体5的工作端闭合，立根22夹持在两个缓冲层10之间，从而实现了立根的自动定位，具有自动化程度高的特点，而缓冲层10能够有效避免了在夹紧立根22时由于立根受力不均匀出现立根挤压变形的现象。

如图2所示，它还包括计算机15和与计算机15连接的数据转换器16，所述的数据转换器16与压力传感器A8和压力传感器B19连接，所述的计算机15与伺服马达2和夹持油缸1连接，通过计算机15能够控制伺服马达2的启动或关闭，同时还能控制夹持油缸1活塞杆的伸出或缩回；此外，当立根22被左钳体4和右钳体5的工作端夹持住时，压力传感器A8接收立根22所受力情况，压力传感器A8将压力信号通过数据转换器16转换为电信号传递给计算机15，操作人员可在计算机15上实时监测立根22上的受力大小，根据受力大小调整夹持油缸1输出力的大小，从而很好的保护了立根22，进一步的避免了立根的夹伤。

如图2所示，夹具本体3的内壁上设置有两个滑轨17，两个滑轨17关于销轴9对称设置，所述的连杆I20与右钳体5之间的铰接处、连杆II21与左钳体4之间的铰接处均安装有活动轮18，所述的两个活动轮18分别安装于滑轨17内。

本发明的工作过程如下：移动夹具本体3使左钳体4与右钳体5工作端形成的区域朝向立根22，当立根22的外表面抵靠在压力传感器B19上时，压力传感器B19立即将压力信号传递给数据转换器16，数据转换器16将压力信号传递给电信号传递给计算机15，计算机15控制夹持油缸1的活塞杆缩回，夹持油缸1经连杆I20和连杆II21驱动左钳体4和右钳体5的工作端闭合，两个缓冲层10朝向立根22运动，在合拢过程中，两个压力传感器A8将压力信号通过数据转换器16转换为电信号传递给计算机15，操作人员通过在计算机15上实时监测立根22上的受力大小，操作人员根据受力大小调整夹持油缸1输出力的大小，进而保证立根22安全的被夹持在左钳体4和右钳体5之间，从而实现了立根的夹持。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种立根夹持装置，其特征在于：它包括夹持油缸（1）、伺服马达（2）、夹具本体（3）、左钳体（4）、右钳体（5）、限位挡环（6）、拉伸弹簧（7）、压力传感器A（8）、销轴（9）和缓冲层（10）组成，夹具本体（3）的左端部设置有法兰盘（11），伺服马达（2）设置于法兰盘（11）的端面上且其输出端与法兰盘（11）连接，销轴（9）垂直于夹具本体（3）且固定于夹具本体（3）的右端部，销轴（9）上铰接有交叉设置的左钳体（4）和右钳体（5），左钳体（4）和右钳体（5）的尾柄均设置于夹具本体（3）内，左钳体（4）和右钳体（5）的工作端均设置于夹具本体（3）的外部，左钳体（4）和右钳体（5）的工作端均设置有圆形槽（12），两个圆形槽（12）的表面均设置有缓冲层（10），左钳体（4）和右钳体（5）的圆形槽（12）上均设置有V型槽（13），两个V型槽（13）内均设置有压力传感器A（8），所述的夹持油缸（1）设置于夹具本体（3）内且固定安装于法兰盘（11）上，夹持油缸（1）的活塞杆上铰接有交叉设置的连杆I（20）和连杆II（21），连杆II（21）与左钳体（4）的尾柄铰接，连杆I（20）与右钳体（5）的尾柄铰接，所述的拉伸弹簧（7）设置于左钳体（4）和右钳体（5）的工作端之间，拉伸弹簧（7）上设置有限位挡环（6），限位挡环（6）上设置有弧形凹槽（14），弧形凹槽（14）内设置有压力传感器B（19）；它还包括计算机（15）和与计算机（15）连接的数据转换器（16），所述的数据转换器（16）与压力传感器A（8）和压力传感器B（19）连接，所述的计算机（15）与伺服马达（2）和夹持油缸（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种立根夹持装置，其特征在于：所述的连杆I（20）与连杆II（21）关于销轴（9）对称设置。

3.根据权利要求1所述的一种立根夹持装置，其特征在于：所述的夹具本体（3）的内壁上设置有两个滑轨（17）。

4.根据权利要求1所述的一种立根夹持装置，其特征在于：所述的连杆I（20）与右钳体（5）之间的铰接处、连杆II（21）与左钳体（4）之间的铰接处均安装有活动轮（18），所述的两个活动轮（18）分别安装于滑轨（17）内。

5.根据权利要求3所述的一种立根夹持装置，其特征在于：所述的两个滑轨（17）关于销轴（9）对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种立根夹持装置，其特征在于：所述的缓冲层（10）为橡胶垫。

7.根据权利要求1所述的一种立根夹持装置，其特征在于：所述的夹具本体（3）为筒状。

8.一种立根夹持装置的夹持方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、移动夹具本体（3）使左钳体（4）与右钳体（5）工作端形成的区域朝向立根（22），当立根（22）的外表面抵靠在压力传感器B（19）上时，压力传感器B（19）立即将压力信号传递给数据转换器（16）；

S2、数据转换器（16）将压力信号传递给电信号传递给计算机（15），计算机（15）控制夹持油缸（1）的活塞杆缩回，夹持油缸（1）经连杆I（20）和连杆II（21）驱动左钳体（4）和右钳体（5）的工作端闭合，两个缓冲层（10）朝向立根（22）运动；

S3、当左钳体（4）和右钳体（5）的工作端在合拢过程中，两个压力传感器A（8）将压力信号通过数据转换器（16）转换为电信号传递给计算机（15），操作人员通过在计算机（15）上实时监测立根（22）上的受力大小，操作人员根据受力大小调整夹持油缸（1）输出力的大小，进而保证立根（22）安全的被夹持在左钳体（4）和右钳体（5）之间，从而实现了立根的夹持。