CN106246117A - 用于支承筒形构件的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特别在深度钻探中、特别在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备，例如在深度钻井中采用，其中多个用于移动夹持元件的直线致动器以其致动轴线在用于夹持元件的滑动表面的锥角中被定向，并且各直线致动器位于夹持元件内。

Description

用于支承筒形构件的设备
技术领域
本发明涉及特别是油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备。
背景技术
在钻探工业中，通常实践是用不同容量的起重机升降诸如钻头系统的不同类型的管以及生产管材。起重机的内径和构造专门设计成与待处置的管的工具接头为精确相互装配关系。
实现具有不同外径管的支承的起重机在专利公开文献US4361940A中示出。该设备具有承载结构，所述承载结构限定用于接收管的中心开口。为了保持管，设置能够移动的夹持元件。夹持元件是能够移动的竖直的缸-活塞结构，所述缸-活塞结构位于所述承载结构中并且通过水平定向的杆件作用在所述夹持元件上。
在专利公开文献CN 203382753中公开了用于支承筒形构件的另一种设备。该设备的夹持元件也通过竖直的缸-活塞结构被移动，所述竖直的缸-活塞结构定位在本体内，通过水平的杆件作用在夹持元件上。夹持元件具有楔形的形状，并且沿着相对于竖直轴线倾斜的承载结构表面移动。
在专利公开文献US 7762343B2中公开了一种用于支承筒形构件的设备，其具有夹持元件。夹持元件通过位于承载结构中的竖直的缸-活塞结构被移动，所述竖直的缸-活塞结构通过水平的杆件作用在夹持元件上。
在专利公开文献US 8720589B2中，公开了一种经由形状配合方式(positive formfit)保持管的设备。用于保持管的承载结构的能够导航的保持器通过缸-活塞结构被致动，所述缸-活塞结构位于承载结构中并通过水平的杆件作用在夹持元件上。
发明内容
考虑到以上内容，本发明的实施例的目的在于提供上述设备的至少一种替代，提供一种背景技术部分中那种类型的设备，其更加高效地施加夹持力，从而设备能够相应地施加更高的夹持力和/或被设计具有更轻的重量和/或减小的功率输入，并且提供了更简单、更经济以及更健壮构造的夹持机构。
该目的通过根据权利要求1的设备得以实现。在本申请中，术语“筒形构件”将被概括地且宽广地用于指代任何细长的构件，该细长的构件被能够释放地保持在设备中，其特别地可以包括管、筒、实心或空心杆、工具轴或柄、或任何其它细长的构件。
根据本发明，特别在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备包括：
承载结构，所述承载结构能够机械地附接至一搬运设备、沿着一轴线围绕着一中心开口环形延伸、并具有约束/界定所述中心开口的内周表面，其中所述内周表面以相对于所述轴线的锥角锥形地延伸；
多个夹持元件，所述夹持元件在所述中心开口中相对于所述承载结构能够移动地布置，每个所述夹持元件在其径向外侧上具有倾斜的表面，所述倾斜的表面相对于所述轴线以所述锥角倾斜、并被构造和布置成沿着所述内周表面滑动，并且其中每个所述夹持元件具有与所述轴线平行的夹持表面；以及
多个直线致动器，每个所述直线致动器各自具有第一致动器部件和第二致动器部件，所述第一致动器部件和所述第二致动器部件能够沿着致动轴线相对于彼此直线地被驱动，所述致动轴线相对于所述轴线以所述锥角倾斜，所述第一部件附接至所述承载结构，所述第二部件附接至相应一个所述夹持元件，所述第一部件和所述第二部件都位于相应的夹持元件的倾斜的表面的凹部中。
上述描述的结构提供了在承载结构内并相对于承载结构的夹持元件的高精度且高可装载性以及健壮的引导和致动。因为直线致动器沿着锥角倾斜并且它们定位在夹持元件内，所以它们可以施加最佳的行程或保持致动力以及最终的最佳径向夹持或保持力。可以省略为了将直线致动器与夹持元件相连的诸如杆件的附属元件。也就是说，直线致动器将致动力相应地沿着锥角的方向施加至每个夹持元件，并且相应的夹持元件沿着承载结构的锥形缩窄的内周表面滑动，该表面也相应地以该锥角倾斜。因而，所施加的致动力平滑地并最佳地驱动夹持元件沿着锥角滑动运动，而径向运动分量致使夹持元件的夹持力作用到穿过起重机的中心开口纵向延伸的筒形构件上。此外，上述结构显著地减小或甚至防止了直线致动器的扭转或倾斜。因此，直线致动器可以被设计并被构造成具有更轻的重量和/或施加更高的夹持力和/或需要减小的输入致动功率。附加地，因为直线致动器定位在滑动件上，所以承载结构可以被制造成更加紧密地布置，这使得中心开口更大，并且因而使得更大的管由未改变的外承载结构延伸而支承。应当注意到，根据本发明的设备1并不限于升高和降低操作。一个示意性替代的应用是使用根据本发明的设备1来将管道的筒形元件彼此抵靠地保持和挤压，从而产生焊接接头。因而，根据本发明的设备1还可以是焊接机的一部分。作为焊接机的一部分，根据本发明的两个设备可以被提供，每个设备保持一个筒形构件。根据一个实施例，直线致动器是缸-活塞结构，所述第一部件是缸，所述第二部件是活塞，所述活塞能够沿着所述致动轴线在所述缸内能够移动地被引导，并且所述活塞通过保持元件附接至所述夹持元件，所述保持元件沿着所述致动轴线穿过所述活塞杆延伸。诸如液压缸-活塞结构的缸-活塞结构是可靠的，健壮致动的并施加高致动力。因为保持元件穿过活塞杆延伸，所以有助于夹持元件的替换。基本上，仅仅保持元件必须被取下，以松动缸-活塞结构与对应的夹持元件之间的连接。
为了确保缸处于其期望的组装位置，每个缸具有形状配合元件，所述形状配合元件与所述承载结构的对立元件接合。此外，形状配合接合防止了缸的相对移动。
附加地，所述缸通过螺钉被固定至所述承载结构，所述螺钉与所述形状配合元件螺纹接合。
优选地，每个活塞将相应的缸空间分成第一压力室和第二压力室。各压力室优选具有同样的体积以及同样的行程长度，并因而实现了容易致动。
缸-活塞结构的致动可以更加容易，如果所述缸-活塞结构串联连接从而从一个缸-活塞结构的第一压力室压出的流体被压入到随后的缸-活塞结构的第二压力室的话，并且反之亦然。因为这种主-从-致动，所以可以省略为了连接夹持元件的机械机构。所有缸-活塞结构可以通过流体泵并通过仅仅一个四位两通阀被致动，因为流体被依次供应经过所有的缸-活塞结构。
每个缸-活塞结构的压力室通过具有缩窄开口的旁通管道彼此相连。由此，在各缸-活塞结构并非同步的情况下，首先可以自动地实现各夹持元件在轴向运动和径向运动中的同步。因而，提供了重置的功能。其次，经由旁通管道，流体泄漏被自动地补偿。由于相对于引至/出压力室的流体管道的收窄的开口，防止了缸-活塞结构全都被旁通。
在一个实施例中，阀元件位于每个旁通管道中，防止在夹持元件向下移动时流体流经旁通管道。由此，在降低夹持元件的过程中并且在抓持筒形构件的过程中，防止了旁通流。因而，确保了必要的保持力/工作压力可以被施加至夹持元件从而保持筒形构件。附加地，由于阀元件的这种定向，所以确保了夹持元件在它们向下移动之前在同一上高度位置处开始，因而使得待保持的筒形构件对中。优选的阀元件是单向阀。
然而，在另一实施例中，在每个旁通管道中定位一阀元件，防止在夹持元件向上升高时流体流经旁通管道。由此，在降低夹持元件时可以建立一种压力释放，因为压力流体可以旁经相应的缸-活塞结构。优选的阀元件是单向阀。
为了产生紧凑的缸，优选的是在降低操作中和在搬运操作中采用整个行程长度。为了使得流体流至处于结束位置的活塞的压力侧，每个活塞在其外周表面上具有至少一个倒角，提供了流体能够被泵到压力室内的最小体积。
出于安全的原因，有利的是产生体现夹持元件处于降低位置或升高位置的第一和第二信号。优选地，两个开关或传感器型元件针对每个夹持元件专用，其中一个开关在相应的夹持元件下降时产生信号，另一个开关在相应的夹持元件上升时产生信号。
本发明的其它有利实施例是其它从属权利要求的主题。
附图说明
以下，参照附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了根据本发明的设备处于关闭位置的立体图；
图2示出了根据本发明的设备处于打开位置的立体图；
图3示出了通过夹持元件及其缸-活塞结构的剖视图；
图4示出了四个缸-活塞结构在被降低时的连接体系；
图5示出了四个缸-活塞结构在被升高时的连接体系；并且
图6示出了通过缸-活塞结构之一的活塞的剖视图。
具体实施方式
在图1和2中，示出了根据本发明的设备1的实例，其分别处于关闭位置(图1)和打开位置(图2)。设备1被用于在水上和陆地油气钻探平台上升高、降低和保持诸如管的筒形构件。在钻探技术中，这种设备1大体上是所谓的起重机(elevator)。应当注意到的是，根据本发明的设备1并不限于升高和降低操作。示意性替代的应用是使用根据本发明的设备1来将管线的各筒形元件彼此相对地保持和挤压，从而产生焊接接头。因而，根据本发明的设备1也可以是焊接机的一部分。
为了将设备1机械地附接至钻探平台的未示出的搬运或升高系统，设备在相对两侧上具有两个外耳形保持元件2、3。每个保持元件限定了用于接收升降系统的连接杆等的开口4。优选地，各保持元件具有能够枢转的锁定臂5，从而周向地打开和关闭开口。
设备1具有承载结构6，所述承载结构包括起重机本体8以及两个门10、12，所述两个门在相对侧上通过铰链14、16能够枢转地连接至起重机本体8。承载结构6沿着轴线围绕着中心开口18环形地延伸。门10、12能够相对于起重机本体8在关闭位置(图1)与打开位置(图2)之间被移动。在关闭位置，门10、12通过共用的锁具19并通过未示出的锁定装置被锁定，所述未示出的锁定装置防止了它们的未期望的打开。在打开位置，中心开口18在周向上被打开，并且筒形构件能够相对于中心开口18的轴线20径向地被插入到中心开口18中。门10、12附接至起重机本体8，以使得中心开口18能够在180°的周向角度范围内被打开。因而，每个门10、12在60°的周向区域内延伸。门10、12的以及锁定装置的移动优选地以液压的方式实现。
在中心开口18中，在承载结构6的内周表面22上布置多个夹持元件24、26、28、30，所述多个夹持元件在所述中心开口18中相对于承载结构6能够移动。在所示的实施例中，设置了四个相同的夹持元件24、26、28、30。各夹持元件24、26、28、30沿着周向均匀地分布。因而，两个夹持元件26、28在承载结构6上被引导，一个夹持元件24、30在一个门10、12上被引导。然而，应当清楚的是，可以设置更少或更多个夹持元件24、26、28、30。
各夹持元件24、26、28、30是所谓的滑动件(slip)，并且能够在降低的位置与升高的位置之间移动。在升高的位置，夹持元件24、26、28、30径向向外移动，从而引入或取出筒形构件。在降低的位置，夹持元件24、26、28、30径向向内移动，从而抓握并保持筒形元件以备随后的降低或升高操作。通过直线制动器32、34、36、38、特别是通过液压缸-活塞结构来实现夹持元件24、26、28、30的降低和升高，所述液压缸-活塞结构位于夹持元件24、26、28、30的凹部40中。在图3、4和5中给出了缸-活塞结构32、34、36、38的更详细的说明。
为了保护夹持元件24、26、28、30免于与待搬运的筒形构件非期望地接触，引导板42、44在承载结构6的下侧和上侧上设置。如图1和2所示，每一个起重机侧设置三个引导板42、44，其中，门12上的引导板彼此形成了60°的周向角，升降机本体8上的引导板彼此形成了180°的周向角。引导板42、44具有凹形内表面46、48，并且在处于升高位置的夹持元件24、26、28、30上径向地延伸。在承载结构6的关闭位置，凹形内表面46、48形成了上内周向引导表面和下内周向引导表面。借助于上和下内周向引导表面46、48，待处置的筒形元件将在它们被夹持元件24、26、28、30抓持之前在中心开口18中被对中。
在图3中，示出了经过示意性夹持元件28的横截面。特别地，图3示出了经过根据图2的右夹持元件28的横截面。然而，应当提到的是以下说明并不限于这一个夹持元件28，而是代表了所有夹持元件24、26、28、30。
如图3所示，承载结构6的约束中心开口18的内周表面22相对于所述轴线20以锥角α锥形地缩窄。
夹持元件28具有楔形横截面。在所述夹持元件的径向外侧上具有倾斜的表面50，所述倾斜的表面50相对于所述轴线20以所述锥角α倾斜，并且被构造且被设置成沿着所述内周表面22滑动。用于接收缸-活塞结构32、34、36、38之一的凹部40在倾斜的表面50中设置。
在径向内侧上，夹持元件28具有与所述轴线20平行的夹持表面52。为了改善与待处置的筒形元件的接触，设置多个楔形部54。各楔形部54在承载件56上支承，所述承载件沿着与轴线20平行的方向能够释放地固定至夹持表面52。
为了检测一个夹持元件28的位置，设置下开关53和上开关55。开关53、55位于承载结构6的下孔58和上孔60中。为了有助于承载结构6的制造，适配元件59可以位于夹持元件28与承载结构6之间的下开关53所在的区域内，具有楔形的横截面。由此，因为倾斜的表面22由楔形的适配元件59部分地形成，所以承载结构6可以具有下竖直表面积。为了将适配元件59固定至承载结构6，适配元件59的后突出部61可以在承载结构6的对应对立凹部63中接收。在适配元件59被使用时，下孔58延伸穿过适配元件59，并且开关53至少部分地位于适配元件59中。
开关53、55例如液压开关以接触区段57在中心开口18中延伸出孔58、60超过内周表面22，并且开关通过夹持元件28的致动表面62、64被致动。致动表面62、64可以具有相对于夹持元件28的倾斜的表面50的倾斜的表面区域，所述倾斜的表面区域位于夹持元件28的相对端部上。如图2所示，在夹持元件28被降低时，下致动表面62覆盖下孔58，因而下开关53被致动，并且产生夹持元件28处于其降低位置的信号。在夹持元件28被升高时，上致动表面62接触上开关55，因而上开关被致动并且产生夹持元件28处于其升高位置的信号。
缸-活塞结构36具有缸66以及活塞68，它们可以沿着致动轴线70相对于彼此直线地被驱动，所述致动轴线相对于所述轴线20以所述锥角α倾斜。缸66附接至承载结构6，并且活塞68附接至夹持元件28。同时，缸66和活塞68位于夹持元件28的倾斜的表面50的凹部40中。
缸66与承载结构6的附接通过柱形形状配合元件72来实现，所述柱形形状配合元件固定至缸68的外表面区段，并接合到承载结构6的内周表面22中的对立凹部73中。优选地，形状配合元件72被焊接至缸66的外周表面区段。附加地，缸68通过螺钉74附接至承载结构6。螺钉74相对于夹持元件28从后部穿过承载结构6的通孔76延伸，并且与形状配合元件72的内螺纹78螺合。优选地，通孔垂直于致动轴线70地定向。在拧紧螺钉74时，螺钉74被旋入到内螺纹78中，并且螺钉的头部80压靠着后向表面82。为了保护螺钉头部80，后向表面82由壁84包围，所述壁延伸超过头部80。
活塞68与夹持元件28的附接通过细长的保持元件86来实现，所述细长的保持元件穿过沿着致动轴线70支承活塞68的活塞杆88延伸。保持元件86在所示的实施例中是双头螺栓，所述双头螺栓穿过夹持元件28的凹部40的上孔90被供到凹部40中，并且所述双头螺栓的足部92在凹底96的对应容腔94内接收。保持元件86具有上外螺纹区段97，借助于所述上外螺纹区段，所述保持元件与上孔90的内螺纹实现螺纹接合。为了避免保持元件86松脱，环形锁定装置99位于保持元件的头部98与壳体102之间，所述保持元件穿过所述壳体被供到凹部40之外。壳体102由体现了上孔90的外表面101承载，并且与垂直于外表面101延伸的肩部103接触。为了实现保持元件86的快速且容易的拆卸，壳体102以及锁定装置99在组装和拆卸状态中通过锁定环100被保持在一起，所述锁定环与保持元件86的在头部98下方由壳体102覆盖的未示出的周向槽接合。
活塞杆88延伸穿过缸66的两个面侧104、106，并且与凹底96以及相对的凹顶108接触。因而，活塞杆88通过保持元件72被径向地固定，并且通过其与凹底98和凹顶108的接触而被轴向地固定。
活塞68是活塞杆88的一体区段。其具有圆环的形状，并且将缸68的内部空间分成了下压力室110和上压力室112。随着夹持元件28向下处于所示的位置，下压力室110被最小化。为了避免各压力室110、112之间泄漏，活塞68在对应的外周槽114中支承未示出的密封环。
两个压力室110、112具有同一内径以及同一行程长度。因而，各压力室具有同一总体积。下压力室110被加压，从而将夹持元件28升高。上压力室112被加压，从而将夹持元件28降低。
为了将压力流体、尤其液压油供到压力室110、112内并从压力室110、112排出，相应地设置了两个流体管道116、118。这两个管道116、118在承载结构6中设置成它们靠近缸的端面104、106地、特别地直接在缸的端面104、106的高度处进入压力室110、112。
管道116、118在管元件120、122中设置，所述管元件具有作为管道的纵向穿通通道、加宽的足区段124以及设有外螺纹128的头区段126。管元件120、122在通孔130、132中接收，所述通孔平行于将缸66固定至承载结构6的螺钉74的通孔76地穿过承载结构6延伸。管元件120、122利用其足区段124接合在缸66与承载结构6之间，并且通过螺母134固定至承载结构6，所述螺母螺合在管元件的外螺纹128上。管元件120、122以其足区段124焊接至缸66的外周表面区段。因而，甚至在螺钉74的损害的不太可能的事件中，缸66通过管元件120、122被可靠地固定至承载结构6。为了实现管元件120、122和缸通道136、138的预对正，承载结构6在其相对的表面区段内具有凹陷140、142，所述凹陷对应于加宽的足部124。未示出的外部流体管线与流体通道116、118的机械连接通过适配元件144、146来实现，所述适配元件与管元件120、122的内螺纹148为螺纹接合。夹持元件28以及外部流体管线的致动将参照图4和5被描述。
如图4所示，每个夹持元件24、26、28、30具有其各自的缸-活塞结构32、34、36、38。缸-活塞结构32、34、36、38串联连接，从而从一个缸-活塞结构32、34、36、38的下压力室110被压出的流体被压入到下一个的缸-活塞结构32、34、36、38的上压力室112中，并且反之亦然。缸-活塞结构32、34、36、38在端部处连接至关联的阀元件152。
在所示的实施例中，阀元件152是4位/2通阀，借助于所述阀，流体连接可以向流体泵和流体容器打开和关闭。阀元件具有进出口A、B、P和T。从进出口，流体154被直接供至左缸-活塞结构24的上压力室112a，从进出口B，流体管线156被直接供至右缸-活塞结构38的下压力室110d。进出口P与泵相连，进出口T与容器相连。
右缸-活塞结构38的上压力室112d通过流体管线158与位于其左侧的相邻的缸-活塞结构36的下压力室110c相连。该缸-活塞结构36的上压力室112c通过流体管线160与位于其左侧的相邻的缸-活塞结构34的下压力室110c相连。该缸-活塞结构34的上压力室112c通过流体管线162与位于其左侧的相邻的缸-活塞结构32(即，与阀的进出口A直接相连的左缸-活塞结构32)的下压力室110a相连。
如图4所示，所有缸-活塞结构的活塞68a、68b、68c、68d都被降低。因而，下压力室110a、110b、110c、110d被最小化，并且夹持元件24、26、28、30被降低并相应地保持筒形元件。
为了升高夹持元件24、26、28、30，阀元件152被带到其所示的第一工作位置，在该第一工作位置，泵与进出口B相连，并且进出口A与容器相连。因此，流体被泵入右缸-活塞结构38的下压力室110d，并且该右缸-活塞结构的活塞68d被升高。由此，该右缸-活塞结构的上压力室112d被最小化，并且上压力室112d中的流体将经由流体管线160被压入随后的缸-活塞结构36的下压力室110c中。因为缸-活塞结构32、34、36、38串联连接，所以该特征在随后的缸-活塞结构36、34、和34、32之间重复。最后，左缸-活塞结构32的活塞68a将被升高，并且其上压力室112a中的流体被供至容器。因为压力流体是不可压缩的，所以所有活塞68a、68b、68c、68d以及因而所有夹持元件28被同时升高。
关于图5，为了降低夹持元件24、26、28、30，阀元件152被带到其第二工作位置，在该第二工作位置，泵与进出口A相连，并且进出口B与容器相连。因此，流体被泵入到左缸-活塞结构32的上压力室112a中，并且其活塞68a被降低。由此，左缸-活塞结构的下压力室110a将被最小化，并且下压力室110a中的流体将经由流体管线被压入到随后的缸-活塞结构34的上压力室112b中。因为泵-活塞结构32、34、36、38串联连接，所以该特征在随后的缸-活塞结构34、36和36、38之间重复。最后，右缸-活塞结构38的活塞68d将被降低，并且其下压力室110d中的流体被供至容器。因为压力流体是不可压缩的，所以所有活塞68a、68b、68c、68d以及因而所有夹持元件28被同时地降低。
关于图4和5，每个缸-活塞结构32、34、36、38包括旁通管道162、164、166、168，它们将所述缸-活塞结构的相应的压力室110a、112a；110b、112b；110c、112c；110d、112d彼此相连。旁通管道163、164、166、168在非同时行动的情况中使得所有缸-活塞结构32、34、36、38重置，并且实现了泄漏补偿。每个旁通管道162、164、166、168具有缩窄的开口170，其具有比流体管线154、156、158、160更小的内径。由此，大体上确保了流体被供到压力室110a、112a；110b、112b；110c、112c；110d、112d之一中且不仅经过旁通管道163、164、166、168。
附加地，为了仅仅在夹持元件24、26、28、30的升高或降低操作的过程中实现缸-活塞结构32、34、36、38的重置，在每个旁通管道163、164、166、168中可以设置阀元件172。在所示的实施例中，阀元件172是单向阀，并且被这样地定向以使得经过旁通管道163、164、166、168的流体连接在夹持元件24、26、28、30的降低操作的过程中被阻塞。因而，在所示的实施例中，缸-活塞结构32、34、36、38的重置以及泄漏补偿可以仅仅在升高操作的过程中采用。
在图6中，示出了活塞68的细节。为了在活塞处于其结束位置(即与缸的端面104、106接触)时使得流体作用在活塞68上，每个活塞68在其外周表面176上具有两个相反的倒角174。在图5中出于清楚的原因并未示出朝向上压力室指向的倒角。倒角174限定了最小压力室体积178，并且使得流体通过流体管道116、118进入压力室110、112中。
公开了一种用于诸如管的筒形构件的支承设备，特别是用于油气生产、例如深度钻探领域中，其中，用于使得夹持元件移动的多个直线致动器的致动轴线以用于夹持元件的滑动表面的锥角被指向，并且直线致动器定位在夹持元件中。
附图标记列表
1 设备
2 保持元件
3 保持元件
4 开口
5 锁定臂
6 承载结构
8 起重机本体
10 门
12 门
14 铰链
16 铰链
18 中心开口
19 锁具
20 轴线
22 内周表面22
24 夹持元件
26 夹持元件
28 夹持元件
30 夹持元件
32 直线致动器/缸-活塞结构
34 直线致动器/缸-活塞结构
36 直线致动器/缸-活塞结构
38 直线致动器/缸-活塞结构
40 凹部
42 引导板
44 引导板
46 凹形内表面
48 凹形内表面
50 倾斜的表面
52 夹持表面
53 开关
54 楔形部
55 开关
56 承载件
57 接触区段
58 孔
59 适配元件
60 孔
61 突出部
62 致动表面
63 凹陷
64 致动表面
66 缸
68、68a、68b、68c、68d 活塞
70 致动轴线
72 形状配合元件
73 对立凹部
74 螺钉
76 通孔
78 内螺纹
80 头/螺钉头
82 后向表面
84 壁
86 保持元件
88 活塞杆
90 上孔
92 足部
94 容腔
96 凹底
97 螺纹区段
98 头
99 锁定装置
100 锁定环
101 外表面
102 壳体
103 肩部
104 面侧/端面
106 面侧/端面
108 凹顶
110、110a、110b、110c、110d 下压力室
112、112a、112b、112c、112d 上压力室
114 周向槽
116 流体管道
118 流体管道
120 管元件
122 管元件
124 足区段
126 头区段
128 外螺纹
130 通孔
132 通孔
134 螺母
136 缸通道
138 缸通道
142 凹陷
144 适配元件
146 适配元件
148 内螺纹
150
152 阀元件
154 流体管线
156 流体管线
158 流体管线
160 流体管线
162 流体管线
163 旁通管道
164 旁通管道
166 旁通管道
168 旁通管道
170 收缩开口
172 阀元件/单向阀
174 倒角
176 外周表面
178 最小压力室体积
α 锥角

Claims (11)

1.一种用于支承诸如管的筒形构件的设备(1)，特别是在油气生产领域中用于支承诸如管的筒形构件的设备，所述设备包括：
承载结构(6)，所述承载结构能够机械地附接至一搬运设备、沿着一轴线(20)围绕着一中心开口(18)环形延伸、并具有约束所述中心开口(18)的内周表面(22)，其中所述内周表面(22)以相对于所述轴线(20)的锥角(α)锥形地延伸；
多个夹持元件(24、26、28、30)，所述夹持元件在所述中心开口(18)中相对于所述承载结构(6)能够移动地布置，每个所述夹持元件(24、26、28、30)在其径向外侧上具有倾斜的表面(50)，所述倾斜的表面(50)相对于所述轴线(20)以所述锥角(α)倾斜、并被构造和布置成沿着所述内周表面(22)滑动，并且其中每个所述夹持元件(α)具有与所述轴线平行的夹持表面(52)；以及
多个直线致动器(32、34、36、38)，每个所述直线致动器(32、34、36、38)各自具有第一致动器部件(66)和第二致动器部件(68)，所述第一致动器部件和所述第二致动器部件能够沿着致动轴线(70)相对于彼此直线地被驱动，所述致动轴线相对于所述轴线(20)以所述锥角(α)倾斜，所述第一部件(66)附接至所述承载结构(6)，所述第二部件(68)附接至相应一个所述夹持元件(24、26、28、30)，所述第一部件(66)和所述第二部件(68)都位于相应的夹持元件(24、26、28、30)的倾斜的表面(50)的凹部(40)中。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述直线致动器(32、34、36、38)是缸-活塞结构，所述第一部件(66)是缸，所述第二部件(68)是活塞，所述活塞能够沿着所述致动轴线(70)在所述缸(66)内能够移动地被引导，并且所述活塞通过保持元件(86)附接至所述夹持元件(24、26、28、30)，所述保持元件沿着所述致动轴线(70)穿过所述活塞杆(88)延伸。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，每个缸(66)具有形状配合元件(72)，所述形状配合元件与所述承载结构(6)的对立元件(73)接合。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述缸(66)通过螺钉(74)被固定至所述承载结构(6)，所述螺钉与所述形状配合元件(72)螺纹接合。
5.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，每个活塞(68)将相应的缸空间分成第一压力室(110)和第二压力室(112)。
6.根据权利要求3、4或5所述的设备，其特征在于，所述缸-活塞结构(32、34、36、38)串联连接，从而从一个缸-活塞结构(32、34、36、38)的第一压力室(110)压出的流体被压入到随后的缸-活塞结构(32、34、36、38)的第二压力室(112)，并且反之亦然。
7.根据权利要求2至6任一所述的设备，其特征在于，每个缸-活塞结构(32、34、36、38)的压力室(110、112)通过具有缩窄开口(170)的旁通管道(163、164、166、168)彼此相连。
8.根据权利要求2至7任一所述的设备，其特征在于，阀元件(172)位于每个旁通管道(163、164、166、168)中，防止在夹持元件(24、26、28、30)向下移动时流体流经旁通管道(163、164、166、168)。
9.根据权利要求2至7任一所述的设备，其特征在于，在每个旁通管道(163、164、166、168)中定位一阀元件(172)，防止在夹持元件(24、26、28、30)向上升高时流体流经旁通管道(163、164、166、168)。
10.根据权利要求3至9任一所述的设备，其特征在于，每个活塞在其外周表面(176)上具有倒角(174)，在活塞(68)处于其结束位置之一时提供了每个压力室(110、112)的最小体积。
11.根据前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，在夹持元件(24、26、28、30)处于降低位置时，产生第一信号；并且在夹持元件(24、26、28、30)处于升高位置时，产生第二信号。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106894772A (zh) * 2017-03-14 2017-06-27 三集团有限公司湖南分公司 抽油杆吊卡及抽油杆起吊装置
CN107989561A (zh) * 2017-12-21 2018-05-04 大连惠德自动化设备有限公司 一种新型管柱夹持装置
CN113550700A (zh) * 2021-09-07 2021-10-26 兰州兰石石油装备工程股份有限公司 新型前开口动力卡瓦

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10774600B2 (en) 2016-08-19 2020-09-15 Weatherford Technology Holdings, Llc Slip monitor and control
US10815740B2 (en) * 2017-01-12 2020-10-27 Dreco Energy Services, ULC Apparatus and methods for gripping a tubular member
US10801275B2 (en) 2017-05-25 2020-10-13 Forum Us, Inc. Elevator system for supporting a tubular member
US10544636B1 (en) * 2018-07-09 2020-01-28 Forum Us, Inc. Guide plate for tubular handling tools
AU2019370494A1 (en) * 2018-11-02 2021-05-20 Weatherford Technology Holdings, Llc Tong assembly with door position sensors
USD925612S1 (en) * 2019-03-14 2021-07-20 Forum Us, Inc. Pipe lifting elevator body
US11572746B2 (en) 2019-10-18 2023-02-07 Weatherford Technology Holdings Llc Rotary gripping apparatus for a power tong
US11560762B2 (en) * 2020-04-16 2023-01-24 Forum Us, Inc. Elevator locking system apparatus and methods
CN113458894B (zh) * 2021-06-02 2022-08-26 浙江振大实业建设有限公司 一种建筑消防管道的安装工艺及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3571865A (en) * 1969-10-06 1971-03-23 Byron Jackson Inc Power drill pipe and drill collar spider
CN1255183A (zh) * 1997-07-01 2000-05-31 斯托尔特科米克斯海上航道有限公司 支承管件用的装置和方法
CN101790619A (zh) * 2007-08-30 2010-07-28 长年Tm公司 夹紧和断开装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2491711A (en) * 1946-01-14 1949-12-20 Ingram X Calhoun Hydraulic slip
FR1595580A (zh) * 1968-09-04 1970-06-15
US4361940A (en) 1981-08-04 1982-12-07 Bj-Hughes Inc. Slip-type elevator locking mechanism
US5848647A (en) * 1996-11-13 1998-12-15 Frank's Casing Crew & Rental Tools, Inc. Pipe gripping apparatus
GB9810017D0 (en) * 1998-05-12 1998-07-08 Martin Richard The lay down elevator
CA2564375C (en) 2004-05-01 2011-10-18 Varco I/P, Inc. Apparatus and method for handling pipe
DE102006002293A1 (de) * 2006-01-18 2007-07-19 Blohm + Voss Repair Gmbh Vorrichtung zur vertikalen Halterung von Rohren
NO332716B1 (no) 2006-04-27 2012-12-27 Weatherford Rig Systems As Kildeanordning for fastklemming av ror og verktoy
US8141923B2 (en) * 2007-01-19 2012-03-27 Frank's Casing Crew And Rental Tools, Inc. Single joint elevator having deployable jaws
US7681649B2 (en) * 2007-11-08 2010-03-23 Tesco Corporation Power slips
GB0812531D0 (en) * 2008-07-09 2008-08-13 Claxton Engineering Services L Tension ring
US8720589B2 (en) 2009-12-17 2014-05-13 Frank's Casing Crew And Rental Tools, Inc. Apparatus and method to support a tubular member
WO2011119214A2 (en) 2010-03-24 2011-09-29 2M-Tek, Inc. Apparatus for supporting or handling tubulars
US9140078B2 (en) * 2011-05-01 2015-09-22 Frank's International, Llc Extended range single-joint elevator
US9033034B2 (en) * 2011-12-20 2015-05-19 Frank's International, Llc Wear sensor for a pipe guide
US9291013B2 (en) * 2011-12-20 2016-03-22 Frank's International, Llc Apparatus to wipe a tubular member
CN203382753U (zh) 2013-06-24 2014-01-08 北京林业大学 一种用于分子克隆实验的简易涂板辅助装置
DE102014005234B4 (de) * 2013-07-18 2015-12-03 Blohm + Voss Oil Tools Gmbh Vorrichtung zum Halten von Rohren oder Stangen
US9500047B2 (en) * 2013-07-31 2016-11-22 Stingray Offshore Solutions, LLC Method and apparatus for supporting a tubular
MX2016002244A (es) 2013-10-01 2016-11-25 Nabors Corp Services Puntos de amarre de la tubería automatizada.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3571865A (en) * 1969-10-06 1971-03-23 Byron Jackson Inc Power drill pipe and drill collar spider
CN1255183A (zh) * 1997-07-01 2000-05-31 斯托尔特科米克斯海上航道有限公司 支承管件用的装置和方法
CN101790619A (zh) * 2007-08-30 2010-07-28 长年Tm公司 夹紧和断开装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106894772A (zh) * 2017-03-14 2017-06-27 三集团有限公司湖南分公司 抽油杆吊卡及抽油杆起吊装置
CN107989561A (zh) * 2017-12-21 2018-05-04 大连惠德自动化设备有限公司 一种新型管柱夹持装置
CN113550700A (zh) * 2021-09-07 2021-10-26 兰州兰石石油装备工程股份有限公司 新型前开口动力卡瓦

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Publication number Publication date
NO3101218T3 (zh) 2018-01-06
US20160356104A1 (en) 2016-12-08
EP3101218B1 (en) 2017-08-09
SG10201604579RA (en) 2017-01-27
US9976365B2 (en) 2018-05-22
CN106246117B (zh) 2019-12-17
CA2932242A1 (en) 2016-12-05
EP3101218A1 (en) 2016-12-07

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