CN107975347B - 一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡 - Google Patents
一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,包括铅垂布置的滑杆,所述滑杆上设置有竖向的滑道,所述滑道内设置有可沿滑道上下移动的滑块,所述滑杆的两侧对称设置有连杆组件,所述连杆组件包括上连杆和下连杆,上连杆的上端均与滑杆的上端铰接,上连杆的中部与下连杆的上端铰接,下连杆的下端与滑块铰接,每个上连杆的下端端部均设有可卡住钻杆上部凸缘的卡爪;所述滑杆的中部设置有朝外凸出的用于给滑杆轴向止推定位的轴向定位凸台,所述轴向定位凸台和滑块设置有给连杆组件提供支撑力的弹簧切换机构。本发明能够承受钻杆的重量以及吊运钻杆时的冲击荷载,在钻杆吊运时精确定位,同时操作方便灵活。
Description
技术领域
本发明涉及工程钻机领域,尤其是涉及一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡。
背景技术
在工程施工中,竖井钻机的钻杆由几十、上百根联接一起,达到数百甚至千米深,在钻进过程中,经常起、下钻头,钻杆需要重复接、卸。在竖井钻机中,钻台车上用来抱合钻杆的机构体积大,重量大,操作烦琐。随着技术进步、钻机结构的改进,原有设备严重影响钻机结构的改进,制约缩小钻机空间、紧凑结构,进而影响减少成本、简化操作。
随着钻机能力的增加,不断要求钻杆增加直径,不断的优化传扭结构。传统的钻杆吊装方式已不能再适应,其主要表现为:1、其卡环和横梁的强度不足以承担钻杆的重量;2、卡环和横梁不能够对钻杆进行准确的定位,从而增加了操作难度,增加辅助时间。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提出了一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,能够承受钻杆的重量以及吊运钻杆时的冲击荷载,在钻杆吊运时精确定位,同时操作方便灵活。
本发明的技术方案为:一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,包括铅垂布置的滑杆,所述滑杆上设置有竖向的滑道,所述滑道内设置有可沿滑道上下移动的滑块,所述滑杆的两侧对称设置有连杆组件,所述连杆组件包括上连杆和下连杆,上连杆的上端均与滑杆的上端铰接,上连杆的中部与下连杆的上端铰接,下连杆的下端与滑块铰接,每个上连杆的下端端部均设有可卡住钻杆上部凸缘的卡爪;所述滑杆的中部设置有朝外凸出的用于给滑杆轴向止推定位的轴向定位凸台,所述轴向定位凸台和滑块设置有给连杆组件提供支撑力的弹簧切换机构;所述滑块的上下两端分别设置有上动滑轮组和下动滑轮组,所述滑杆的上下两端分别设置有上定滑轮组和下定滑轮组,所述上定滑轮组和上动滑轮组构成使滑块向上的上提升轮系,所述下定滑轮组和下动滑轮组构成使滑块向下的下提升轮系,所述上提升轮系和下提升轮系均分别通过上牵引绳和下牵引绳手动牵引;所述滑杆的下端固定有便于滑杆通过钻杆中心孔对中的锥形导向块。
作为优选,所述弹簧切换机构包括在滑杆两侧对称设置的弹簧导向杆以及套设在弹簧导向杆外部的两组相互挤压的弹簧,所述弹簧导向杆的内端通过销钉与轴向定位凸台铰接,弹簧导向杆的外端固定设置有垫块,所述弹簧导向杆内端外部还套设有弹簧座,弹簧座的内端与滑块铰接,弹簧座与销钉两端的对应位置处设置有滑槽,所述弹簧的一端与垫块相抵接,另一端与弹簧座的底部相抵接;
当滑块越过弹簧的死点往下运动时,则弹簧对滑块产生向下的压紧力,促使滑块向下运动从而带动连杆组件内摆,直至滑块运动至下极限位置,此时卡爪合拢抓住钻杆的外部凸缘,轴向定位凸台的下端面落至钻杆内壁的台阶,弹簧产生的压紧力可为卡爪提供初始抱紧力;当滑块越过弹簧的死点往上运动时,弹簧对滑块产生向上的支撑力,从而带动连杆组件外摆,直至滑块运动至上极限位置,此时卡爪张开放开钻杆的外部凸缘,轴向定位凸台的下端面与钻杆内壁的台阶分离,弹簧产生的支撑力可使该状态得以保持。
作为优选,所述弹簧座的内端与下连杆的下端在滑块的同一点处相铰接。
作为优选,所述锥形导向块的较大的一端位于上部。
作为优选,所述锥形导向块的上端与滑杆同轴设置有圆柱形的导向柱,所述导向柱的直径小于钻杆中心孔的直径且与能对钻杆进行径向定位。
作为优选,所述轴向定位凸台的宽度大于钻杆中心孔的直径。
作为优选,所述上连杆上还设置有导出定滑轮,所述上提升轮系和下提升轮系对应的牵引绳的死绳端均固定于滑块上,牵引绳的快绳端通过导出定滑轮分别从手动抱卡的两侧导出。
作为优选,所述滑道的上下两端均设置有限制滑块上下极限位移的限位块。
作为优选,所述滑杆的上端还设置有便于与吊机的吊钩连接的起吊环。
本发明的有益效果为:1、卡爪强度高,足以承受钻杆的重量以及吊运钻杆时冲击荷载,保证安全施工,消除安全隐患;2、设置有弹簧切换机构,能够在连杆组件带动滑块上升和下降的过程中提供支持力,使卡爪的张开和闭合更加充分; 2、设计有轴向和径向定位装置,可以在吊运钻杆时进行精准地定位,缩短辅助时间;3、当吊机通过拴绳起吊滑杆的上端时,合拢的上连杆末端的卡爪因承受钻杆的重力产生相对上连杆上端铰点的防脱扭矩而能牢牢卡住钻杆的凸缘,直至上连杆上的卡爪在外力的作用下再次张开,实现人工地面操作,抱卡空中开合,操作方便灵活。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为图1中A-A剖视图;
图3为图1中B-B剖视图;
图4为本发明夹取钻杆的具体使用状态图;
图5为本发明张开时的具体使用状态图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图5。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,包括铅垂布置的滑杆1,滑杆1上设置有竖向的滑道(滑道为常规设置,图中未予示出),滑道内设置有可沿滑道上下移动的滑块2,滑道的上下两端均设置有限制滑块2上下极限位移的限位块14。
滑杆1的两侧对称设置有连杆组件,连杆组件包括上连杆3和下连杆4,上连杆3的上端均与滑杆1的上端铰接,上连杆3的中部与下连杆4的上端铰接,下连杆4的下端与滑块2铰接,每个上连杆3的下端端部均设有可卡住钻杆上部凸缘的卡爪5;滑杆1的中部设置有朝外凸出的用于给滑杆1轴向止推定位的轴向定位凸台6,轴向定位凸台6和滑块2之间铰接有弹簧切换机构7;本实施例中的弹簧切换机构7包括弹簧导向杆71以及套设在弹簧导向杆71外部的两组相互挤压的弹簧72,弹簧导向杆71的内端通过销钉73与轴向定位凸台6铰接,弹簧导向杆71的外端固定设置有垫块74,弹簧导向杆71内端外部还套设有弹簧座75,弹簧座75的内端与滑块2铰接,弹簧座75与销钉73两端的对应位置处设置有滑槽76,弹簧72的一端与垫块74相抵接,另一端与弹簧座75的底部相抵接,为使结构更加紧凑,本实施例中弹簧座75的内端与下连杆4的下端在滑块2的同一点处相铰接。当滑块2越过弹簧72的死点往下运动时,则弹簧72对滑块2产生向下的压紧力,促使滑块2向下运动从而带动连杆组件内摆,直至滑块2运动至下极限位置,此时卡爪5合拢抓住钻杆20的外部凸缘,轴向定位凸台6的下端面落至钻杆内壁的台阶,弹簧72产生的压紧力可为卡爪5提供初始抱紧力;当滑块2越过弹簧72的死点往上运动时,弹簧72对滑块2产生向上的支撑力,从而带动连杆组件外摆,直至滑块2运动至上极限位置,此时卡爪5张开放开钻杆20的外部凸缘,轴向定位凸台6的下端面与钻杆20内壁的台阶分离,弹簧72产生的支撑力可使该状态得以保持。
滑块2的上下两端分别设置有上动滑轮组8和下动滑轮组9,滑杆1的上下两端分别设置有上定滑轮组10和下定滑轮组11,上定滑轮组10和上动滑轮组8构成使滑块2向上的上提升轮系,下定滑轮组11和下动滑轮组9构成使滑块2向下的下提升轮系,上提升轮系和下提升轮系均分别通过上牵引绳12和下牵引绳18手动牵引;滑杆1的下端固定有便于滑杆1通过钻杆中心孔对中的锥形导向块13,锥形导向块13的较大的一端位于上部。
锥形导向块13的上端与滑杆1同轴设置有圆柱形的导向柱16,导向柱16的直径小于钻杆中心孔的直径且与能对钻杆进行径向定位。轴向定位凸台6的直径大于钻杆中心孔的直径。
上连杆3上还设置有导出定滑轮15,上提升轮系和下提升轮系对应的上牵引绳12和下牵引绳的死绳端均固定于滑块2上,上牵引绳12和下牵引绳18的快绳端通过导出定滑轮15分别从手动抱卡的两侧导出。
滑杆1的上端还设置有便于与吊机的吊钩连接的起吊环17。
具体工作时,本实施例的滑杆1为前后两块钢板,钢板中间用型钢焊接成型,滑杆1中间设有滑道,以限制滑块2的运动方向。滑杆1的中下部设有轴向定位凸台6,用来对钻杆20的轴向定位。滑杆1的下端设有锥形导向块13,用来对钻杆20的径向定位;滑杆1的上端铰接上连杆3的上端,上连杆3的下端部设有卡爪5,中间与下连杆4的一端铰接,下连杆4的另一端与滑块2、弹簧切换机构7的弹簧座75铰接,滑块2沿滑杆1上的滑道运动;弹簧切换机构7在卡爪5开与合的两个极限位置时,各自对应一个极限位置,弹簧切换机构7提供反切力将处于极限位置的卡爪5锁死,以防误动作;滑块2的两端用销轴各固定一组动滑轮组,动滑轮组通过牵引绳与固定在滑杆1上的定滑轮组连接;牵引绳一端固定在滑杆1上,另一端将动滑轮、定滑轮连接后穿过上连杆3的两个导出定滑轮15之间,呈自由状态垂落在工作平面,以便人工操作;
如图1至图5所示,将处于张开状态的手动抱卡吊至钻杆20上方,依靠滑杆1下部的锥形导向块13(径向定位机构),对其进行径向定位后缓慢下放,当滑杆1的轴向定位凸台6(轴向定位机构)落至钻杆20内壁的台阶时,停止下放,完成手动抱卡的径向和轴向的导向定位工作;
在定位工作完成后,人员在钻机平台上用手拉动一侧下牵引绳18,下牵引绳18作用于下定滑轮组11并带动下动滑轮组9向下运动,下动滑轮组9带动滑块2向下运动,在此作用下下连杆4的张开角度变小,带动上连杆3上的卡爪5作向圆心的径向运动,直至卡爪5将钻杆20抱紧。同时弹簧切换机构7尾端的垫块74向上作圆周运动,从而使弹簧72对弹簧座75产生一个向下的作用力,卡爪抱紧钻杆后,圆周运动停止,上连杆依靠弹簧切换机构提供的锁紧力不会再张开,当吊机通过拴绳起吊滑杆1的上端时,合拢的上连杆3末端的卡爪5因承受钻杆20的重力产生相对上连杆3上端铰点的防脱扭矩而能牢牢卡住钻杆20的凸缘,直至上连杆3上的卡爪5在外力的作用下再次张开,从而完成钻杆20的抱紧工作。
将钻杆20吊运至指定位置后,人工拉动另一侧的上牵引绳12,上牵引绳12作用于上定滑轮组10并带动上动滑轮组8向上运动,同时带动滑块2向上运动,在此作用下下连杆4的张开角度变大,下连杆4带动上连杆3上的卡爪5作远离圆心的径向运动,使卡爪5释放钻杆20;同时弹簧切换机构7尾端的垫块74向下作圆周运动(与抱紧时相反),从而使弹簧72对弹簧座75产生一个向上的作用力,直至卡爪完全释放钻杆时停止,上连杆依靠弹簧切换机构提供的锁紧力不会再闭合,完成钻杆与手动抱卡的分离工作。
通过手动抱卡的上述各项动作,实现了钻杆的吊运与连接,有轴向和径向定位装置,可以在吊运钻杆时进行精准地定位,缩短辅助时间,实现人工地面操作,抱卡空中开合,操作方便灵活,操作方便、快捷、安全。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:包括铅垂布置的滑杆,所述滑杆上设置有竖向的滑道,所述滑道内设置有可沿滑道上下移动的滑块,所述滑杆的两侧对称设置有连杆组件,所述连杆组件包括上连杆和下连杆,上连杆的上端均与滑杆的上端铰接,上连杆的中部与下连杆的上端铰接,下连杆的下端与滑块铰接,每个上连杆的下端端部均设有可卡住钻杆上部凸缘的卡爪;所述滑杆的中部设置有朝外凸出的用于给滑杆轴向止推定位的轴向定位凸台,所述轴向定位凸台和滑块设置有给连杆组件提供支撑力的弹簧切换机构;所述滑块的上下两端分别设置有上动滑轮组和下动滑轮组,所述滑杆的上下两端分别设置有上定滑轮组和下定滑轮组,所述上定滑轮组和上动滑轮组构成使滑块向上的上提升轮系,所述下定滑轮组和下动滑轮组构成使滑块向下的下提升轮系,所述上提升轮系和下提升轮系均分别通过上牵引绳和下牵引绳手动牵引;所述滑杆的下端固定有便于滑杆通过钻杆中心孔对中的锥形导向块;
所述弹簧切换机构包括在滑杆两侧对称设置的弹簧导向杆以及套设在弹簧导向杆外部的两组相互挤压的弹簧,所述弹簧导向杆的内端通过销钉与轴向定位凸台铰接,弹簧导向杆的外端固定设置有垫块,所述弹簧导向杆内端外部还套设有弹簧座,弹簧座的内端与滑块铰接,弹簧座与销钉两端的对应位置处设置有滑槽,所述弹簧的一端与垫块相抵接,另一端与弹簧座的底部相抵接;
当滑块越过弹簧的死点往下运动时,则弹簧对滑块产生向下的压紧力,促使滑块向下运动从而带动连杆组件内摆,直至滑块运动至下极限位置,此时卡爪合拢抓住钻杆的外部凸缘,轴向定位凸台的下端面落至钻杆内壁的台阶,弹簧产生的压紧力可为卡爪提供初始抱紧力;当滑块越过弹簧的死点往上运动时,弹簧对滑块产生向上的支撑力,从而带动连杆组件外摆,直至滑块运动至上极限位置,此时卡爪张开放开钻杆的外部凸缘,轴向定位凸台的下端面与钻杆内壁的台阶分离,弹簧产生的支撑力可使该状态得以保持。
2.根据权利要求1所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述弹簧座的内端与下连杆的下端在滑块的同一点处相铰接。
3.根据权利要求1所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述锥形导向块的较大的一端位于上部。
4.根据权利要求3所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述锥形导向块的上端与滑杆同轴设置有圆柱形的导向柱,所述导向柱的直径小于钻杆中心孔的直径且能对钻杆进行径向定位。
5.根据权利要求1所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述轴向定位凸台的宽度大于钻杆中心孔的直径。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述上连杆上还设置有导出定滑轮,所述上提升轮系和下提升轮系对应的牵引绳的死绳端均固定于滑块上,牵引绳的快绳端通过导出定滑轮分别从手动抱卡的两侧导出。
7.根据权利要求6所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述滑道的上下两端均设置有限制滑块上下极限位移的限位块。
8.根据权利要求7所述的一种用于工程钻机钻杆垂直吊运的手动抱卡,其特征在于:所述滑杆的上端还设置有便于与吊机的吊钩连接的起吊环。
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