CN107246246A - 一种钻杆自动化移运装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻杆自动化移运装置，它包括移运机构、扼部装机构以及为整个装置提供动力和控制的液压系统；移运机构包括基轴、旋转基座、主臂、翻转座、内臂和外臂；旋转基座通过第一液压马达转动设置于基轴端面上，主臂的近端通过第一轴铰接在旋转基座上；翻转座的中部通过第二轴铰接在主臂的远端，翻转座的远端通过第三轴与内臂的近端铰接，内臂的远端通过第四轴与外臂的近端铰接；在外臂的远端固定连接转换接头；扼部装机构包括扼梁、连接臂、抓取夹爪和抓持夹爪，连接臂的一端通过第二液压马达转动连接在转换接头上，连接臂的另一端通过第五轴铰接在扼梁上，两抓取夹爪对称设置在扼梁两端，抓持夹爪与一抓取夹爪相邻的设置在扼梁的一端。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻井台上钻杆作业的装置，特别涉及一种在海上石油钻井平台上用于钻杆的抓取、移运以及辅助安装的装置。
背景技术
在钻井过程中，需要将钻杆从平台甲板传送到钻台，并且随着井眼深度的增加需要不断地将钻杆接到钻柱上，使其钻井工作持续的进行，这是一个重复性高且劳动强度较大的工作，且具有一定的危险性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种钻杆自动化移运装置，该装置能够实现钻杆自动抓取、移运以及辅助安装，降低钻杆作业过程所需的人员数量及工作强度，有效提高钻井效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钻杆自动化移运装置，其特征在于：它包括移运机构、扼部装机构以及为整个装置提供动力和控制的液压系统；
所述移运机构包括基轴、旋转基座、主臂、翻转座、内臂和外臂；所述旋转基座通过第一液压马达转动设置于所述基轴端面上；所述主臂的近端通过第一轴铰接在所述旋转基座上，在所述主臂与所述旋转基座之间设置第一驱动部，所述第一驱动部驱动所述主臂绕所述第一轴转动；所述翻转座的中部通过第二轴铰接在所述主臂的远端，在所述主臂远端转动设置一横轴，在所述横轴上间隔设置两支座，在两所述支座与所述翻转座之间设置第二驱动部，所述第二驱动部驱动所述翻转座绕所述第二轴转动；所述翻转座的远端通过第三轴与所述内臂的近端铰接，在所述内臂与所述翻转座之间设置第三驱动部，所述第三驱动部驱动所述内臂绕所述第三轴转动；所述内臂的远端通过第四轴与所述外臂的近端铰接，在所述内臂与所述外臂之间设置第四驱动部，所述第四驱动部驱动所述外臂绕所述第四轴转动；在所述外臂的远端固定连接转换接头；
所述扼部装机构包括扼梁、连接臂、抓取夹爪和抓持夹爪，所述连接臂的一端通过第二液压马达转动连接在所述转换接头上，所述连接臂的另一端通过第五轴铰接在所述扼梁上，在位于所述连接臂一侧的所述扼梁上倾斜地设置第五驱动部，所述第五驱动部驱动所述扼梁绕所述第五轴转动；两所述抓取夹爪对称设置在所述扼梁的两端，两所述抓取夹爪的抓手在液压缸驱动下同步张合动作；所述抓持夹爪与一所述抓取夹爪相邻的设置在所述扼梁的一端，所述抓持夹爪的夹爪在液压缸驱动下张合动作。
在所述抓持夹爪的每一所述夹爪上沿所述夹爪的长度方向间隔设置两个滚轮，使所述抓持夹爪扶持的钻杆在所述滚轮作用下自由转动。
所述主臂由两对称设置的侧臂组成，使所述主臂的内部呈中空开放式结构，且两所述侧臂为可伸缩结构，每一所述侧臂包括前端臂以及与所述前端臂滑动连接的后端臂，在所述前端臂和后端臂之间设置伸缩油缸。
所述第一驱动部包括两第一液压油缸，两所述第一液压油缸对称设置在所述主臂与所述旋转基座之间，两所述第一液压油缸的缸体与所述旋转基座铰接，两所述第一液压油缸的活塞杆与所述主臂铰接，两所述第一液压油缸的活塞杆的伸缩运动驱动所述主臂绕所述第一轴转动；所述第二驱动部包括两所述第二液压油缸，两所述第二液压油缸对称设置在两所述支座与所述翻转座之间，两所述第二液压油缸的缸体分别铰接在两所述支座上，两所述第二液压油缸的活塞杆与所述翻转座的近端铰接；所述第三驱动部包括两第三液压油缸，两所述第三液压油缸对称设置在所述内臂和翻转座之间，两所述第三液压油缸的缸体与所述翻转座铰接，两所述第三液压油缸的活塞杆与所述内臂铰接；所述第四驱动部包括第四液压油缸，所述第四液压油缸设置在所述内臂与外臂之间，所述第四液压油缸的缸体与所述内臂铰接，所述第四液压油缸的活塞杆与所述外臂铰接；所述第五驱动部包括第五液压油缸，所述第五液压油缸倾斜设置在位于所述连接臂一侧的所述扼梁上，所述第五液压油缸的缸体与所述连接臂铰接，所述第五液压油缸的活塞杆与所述扼梁铰接。
本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：1、本发明通过液压系统控制移运机构和扼部装机构，实现钻杆的自动抓取、移运和辅助安装，能够有效降低钻杆作业过程所需的人数及工作强度，提高钻井作业效率。2、本发明的主臂由两对称设置的侧臂组成，使主臂的内部呈中空开放式结构，两侧臂为可伸缩结构，能够使翻转座带动内外臂及扼部装机构穿过主臂内部空间移运钻杆，使整个装置适用于较小空间内钻杆的移运，同时，适用于不同长度钻杆的移运。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明扼部装机构的结构示意图；
图3是本发明扼部装机构的另一结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供了一种用于钻杆移运的自动化装置，它包括移运机构1、扼部装机构2以及为整个装置提供动力和控制的液压系统；
如图1所示，移运机构1包括基轴11、旋转基座12、主臂13、翻转座14、内臂15和外臂16；旋转基座12通过液压马达(图中未示出)转动设置于基轴11端面上；主臂13的近端通过轴Ⅰ铰接在旋转基座12上，在主臂13与旋转基座12之间对称设置两液压油缸3，两液压油缸3的缸体与旋转基座12铰接，两液压油缸3的活塞杆与主臂13铰接，两液压油缸3的活塞杆的伸缩运动能够驱动主臂13绕轴Ⅰ转动，从而实现改变主臂13和旋转基座12之间的夹角；翻转座14的中部通过轴Ⅱ铰接在主臂13的远端，在主臂13远端还转动设置一横轴4，在横轴4上间隔设置两支座5，在两支座5与翻转座14之间对称设置两液压油缸6，两液压油缸6的缸体分别铰接在两支座5上，两液压油缸6的活塞杆与翻转座14的近端铰接，两液压油缸6用于驱动翻转座14绕轴Ⅱ转动；翻转座14的远端通过轴Ⅲ与内臂15的近端铰接，在内臂15与翻转座14之间对称设置两液压油缸7，两液压油缸7的缸体与翻转座14铰接，两液压油缸7的活塞杆与内臂15铰接，两液压油缸7用于驱动内臂15绕轴Ⅲ转动；内臂15的远端通过轴Ⅳ与外臂16的近端铰接，在内臂15与外臂16之间设置一液压油缸8，液压油缸8的缸体与内臂15铰接，液压油缸8的活塞杆与外臂16铰接，液压油缸8用于驱动外臂16绕轴Ⅳ转动；在外臂16的远端固定连接一转换接头9；
如图2所示，扼部装机构2包括扼梁21、连接臂22、抓取夹爪23和抓持夹爪24，连接臂22的一端通过液压马达(图中未示出)转动连接在转换接头9上，连接臂22的另一端通过轴Ⅴ铰接在扼梁21上，在位于连接臂22一侧的扼梁21上倾斜地设置一液压油缸25，液压油缸25的缸体与连接臂22铰接，液压油缸25的活塞杆与扼梁21铰接，液压油缸25的活塞杆的伸缩运动能够驱动扼梁21绕轴Ⅴ转动；两抓取夹爪23对称设置在扼梁21的两端，两抓取夹爪23的抓手23-1在液压缸驱动下同步张合动作；抓持夹爪24与一抓取夹爪23相邻的设置在扼梁21的一端，抓持夹爪24的夹爪24-1在液压缸驱动下张合动作。
进一步地，如图3所示，在抓持夹爪24的每一夹爪24-1上沿夹爪24-1的长度方向间隔设置两个滚轮24-2，在安装钻杆10时，两抓取夹爪23放开钻杆10，抓持夹爪24能够扶持钻杆10竖直设置，同时钻杆10在抓持夹爪24的滚轮24-2的作用下可自由转动。
进一步地，主臂13主要由两对称设置的侧臂13-1组成，使主臂13的内部呈中空开放式结构，且两侧臂13-1为可伸缩结构，每一侧臂13-1包括前端臂13-1-1以及与前端臂13-1-1滑动连接的后端臂13-1-2，在前端臂13-1-1和后端臂13-1-2之间设置伸缩油缸13-1-3，伸缩油缸13-1-3的伸缩运动能够改变主臂13的长度。
本发明的使用过程如下：首先，液压系统控制液压油缸3收缩减小旋转基座12和主臂13之间的夹角，控制液压油缸7和液压油缸8收缩，使内臂15和外臂16均向主臂13靠近，再控制液压油缸6驱动翻转座14顺时针翻转，带动内臂15、外臂16和扼部装机构2穿过主臂13的内部空间运动至钻杆10的上方；然后，液压系统控制转换接头9上的液压马达驱动连接臂22转动，带动扼梁21转动使扼部装机构2位于钻杆10的上方，再通过液压油缸25使抓取夹爪23和抓持夹爪24的中心连线与钻杆10的轴线平行，再控制抓取夹爪23和抓持夹爪24抓持钻杆10；再然后，液压系统控制液压油缸3动作增大旋转基座12和主臂13之间的夹角，控制液压油缸6动作驱动翻转座14逆时针翻转，带动内臂15、外臂16和扼部装机构2协同运动使抓取的钻杆10穿过主臂13内部空间向钻杆作业位置运动，同时，液压系统控制液压油缸7和液压油缸8驱动内臂15和外臂16运动使整个扼部装机构2位于钻井作业位置上方，再通过转换接头9上的液压马达驱动连接臂22转动，带动扼梁21转动使钻杆10竖直放置在钻杆作业位置上方；最后，两抓取夹爪23放开钻杆10，抓持夹爪24扶持钻杆10完成其对接安装。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (4)
1.一种钻杆自动化移运装置，其特征在于：它包括移运机构、扼部装机构以及为整个装置提供动力和控制的液压系统；
所述移运机构包括基轴、旋转基座、主臂、翻转座、内臂和外臂；所述旋转基座通过第一液压马达转动设置于所述基轴端面上；所述主臂的近端通过第一轴铰接在所述旋转基座上，在所述主臂与所述旋转基座之间设置第一驱动部，所述第一驱动部驱动所述主臂绕所述第一轴转动；所述翻转座的中部通过第二轴铰接在所述主臂的远端，在所述主臂远端转动设置一横轴，在所述横轴上间隔设置两支座，在两所述支座与所述翻转座之间设置第二驱动部，所述第二驱动部驱动所述翻转座绕所述第二轴转动；所述翻转座的远端通过第三轴与所述内臂的近端铰接，在所述内臂与所述翻转座之间设置第三驱动部，所述第三驱动部驱动所述内臂绕所述第三轴转动；所述内臂的远端通过第四轴与所述外臂的近端铰接，在所述内臂与所述外臂之间设置第四驱动部，所述第四驱动部驱动所述外臂绕所述第四轴转动；在所述外臂的远端固定连接转换接头；
所述扼部装机构包括扼梁、连接臂、抓取夹爪和抓持夹爪，所述连接臂的一端通过第二液压马达转动连接在所述转换接头上，所述连接臂的另一端通过第五轴铰接在所述扼梁上，在位于所述连接臂一侧的所述扼梁上倾斜地设置第五驱动部，所述第五驱动部驱动所述扼梁绕所述第五轴转动；两所述抓取夹爪对称设置在所述扼梁的两端，两所述抓取夹爪的抓手在液压缸驱动下同步张合动作；所述抓持夹爪与一所述抓取夹爪相邻的设置在所述扼梁的一端，所述抓持夹爪的夹爪在液压缸驱动下张合动作。
2.如权利要求1所述的一种钻杆自动化移运装置，其特征在于：在所述抓持夹爪的每一所述夹爪上沿所述夹爪的长度方向间隔设置两个滚轮，使所述抓持夹爪扶持的钻杆在所述滚轮作用下自由转动。
3.如权利要求1或2所述的一种钻杆自动化移运装置，其特征在于：所述主臂由两对称设置的侧臂组成，使所述主臂的内部呈中空开放式结构，且两所述侧臂为可伸缩结构，每一所述侧臂包括前端臂以及与所述前端臂滑动连接的后端臂，在所述前端臂和后端臂之间设置伸缩油缸。
4.如权利要求1所述的一种钻杆自动化移运装置，其特征在于：所述第一驱动部包括两第一液压油缸，两所述第一液压油缸对称设置在所述主臂与所述旋转基座之间，两所述第一液压油缸的缸体与所述旋转基座铰接，两所述第一液压油缸的活塞杆与所述主臂铰接，两所述第一液压油缸的活塞杆的伸缩运动驱动所述主臂绕所述第一轴转动；所述第二驱动部包括两所述第二液压油缸，两所述第二液压油缸对称设置在两所述支座与所述翻转座之间，两所述第二液压油缸的缸体分别铰接在两所述支座上，两所述第二液压油缸的活塞杆与所述翻转座的近端铰接；所述第三驱动部包括两第三液压油缸，两所述第三液压油缸对称设置在所述内臂和翻转座之间，两所述第三液压油缸的缸体与所述翻转座铰接，两所述第三液压油缸的活塞杆与所述内臂铰接；所述第四驱动部包括第四液压油缸，所述第四液压油缸设置在所述内臂与外臂之间，所述第四液压油缸的缸体与所述内臂铰接，所述第四液压油缸的活塞杆与所述外臂铰接；所述第五驱动部包括第五液压油缸，所述第五液压油缸倾斜设置在位于所述连接臂一侧的所述扼梁上，所述第五液压油缸的缸体与所述连接臂铰接，所述第五液压油缸的活塞杆与所述扼梁铰接。
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