CN108316869B - 曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手，由箱体座、夹紧油缸、蓄能器、保压控制阀、传力柄、楔板、导向块、复位拉杆、可调V型支承、机械手夹板和滚轮组成，用于和自动排管机配合实现起下钻过程中的夹持、提放、运移钻杆柱等工作，夹紧油缸通过耳座固定在箱体上；传力柄上方采用防松螺母和垫圈固定在液压伸缩杆上，下方用卡槽实现与楔板联接；楔板左右导向面与固定于箱体两侧的导轨相接触；机械手夹板与钻杆柱之间通过滚轮驱动，夹板后方滚轮与楔板接触，并由楔板驱动，复位拉杆采用两销轴螺栓安装在楔板上，其导槽用于机械手复位。采用滚轮夹持钻杆柱，可保留其旋转自由度。本发明具有特殊的蓄能式保压回路。

Description

曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手

技术领域

本发明涉及一种钻杆柱运移机械手，用于夹持钻杆柱，并在深井钻机二层台指梁和井眼之间运移钻杆柱。

背景技术

在深井钻进过程中，起下钻作业占据了大量的辅助时间。通常为了节省起下钻时间，钻杆大多以两根、三根或以上的钻杆柱形式进行运移和接卸。目前常规人工钻井作业过程中，为完成此类钻杆柱的接卸工作，必须有一位钻工在二层台操作吊环、吊卡或借助绞车运移钻杆，此项工作属高空作业、劳动强度大且危险。此外，为了提高钻杆柱的接卸效率，通常要对钻工的操作技能提出较高要求。即便是安装了顶驱的钻井系统，此项繁重而又危险的任务依然不能完全解除。专利公开号CN202344545U使用弹性浮动摩擦机构夹紧钻杆柱和专利公开号CN206360666采用的是一固定爪和一活动爪实现钻杆柱的抓取一样，易磨损，寿命短，而且不能保证钻杆柱的旋转自由度。

发明内容

本发明的目的是根据现有技术的不足，提供一种曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手，用来解决深井钻进过程中起下钻作业时间长、工人劳动强度大、危险等问题。

一种曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手，由箱体座、夹紧油缸、蓄能器、保压控制阀、传力柄、楔板、导向块、复位拉杆、可调V型支承、机械手夹板、滚轮、耳座、联接板和管路组成，夹紧油缸依靠自身结构固定于左右两个耳座上，耳座通过螺栓固定于箱体座上；蓄能器和保压控制阀安装于联接板上；传力柄下方与夹紧油缸的伸缩杆采用防松螺母和垫片固定，传力柄的上方用卡槽实现与楔板间的定位、传力与联接；楔板左右导向面与固定于箱体座两侧的导向块相接触；导向块通过螺栓固定在箱体座的左右两侧；机械手夹板前方与滚轮是通过第三销轴铰接，滚轮与钻杆柱相接触并夹持，其后方与滚轮是由第一销轴铰接的，滚轮与楔板接触，并由楔板驱动，机械手夹板支点处与箱体座通过第二销轴铰接；复位拉杆采用两销轴螺栓安装在楔板上，复位拉杆两侧分别与两个机械手夹板通过第四销轴浮动铰接，可以在其内导槽中移动；可调V型支承与箱体座通过螺栓紧固；

所述的夹紧油缸通过接头和管路与保压控制阀连接，保压控制阀与蓄能器由接头和管路连接，实现了机械手在进程过程中可以通过蓄能器和保压控制阀形成的保压回路以保持机械手的运移稳定性和安全性；

所述的机械手夹板与钻杆柱之间的最终夹持作用通过滚轮实现，这种夹持方式可以保留钻杆柱的旋转自由度；其中夹板后方滚轮与楔板的曲面部分接触，并由楔板驱动，实现夹板的夹紧作用；机械手夹板中间与箱体座通过第二销轴铰接形成固定的支点，实现了夹板的摆动；

所述的楔板左右导向面与固定于箱体两侧的导向块相接触，导向块通过螺栓固定于箱体座左右两侧，于是楔板前后移动时具有良好的导正性和耐磨性；

所述的复位拉杆两侧分别与两个机械手夹板通过第四销轴浮动铰接，可以在其内导槽中移动，具有一定的导正性和耐磨性；复位拉杆内导槽中的两销轴螺栓安装在楔板上，使复位拉杆与楔板以浮动的方式接触，回程过程中依靠螺栓带动复位拉杆回到初始位置，实现夹板的回程；

所述的可调V型支承与箱体座通过螺栓紧固，并且可调V型支承可以前后调节位置，两个滚轮与可调V型支承由第五销轴铰接，并且与机械手夹板上的滚轮对钻杆柱实现夹紧功能，并且实现对一定范围内不同直径钻杆柱的夹持。

本发明的工作原理及使用过程：

本发明通过夹紧油缸通过轴孔配合固定在箱体座两侧与螺栓刚性连接的耳座上，夹紧油缸的伸缩杆前端采用防松螺母、垫片与传力柄下方连接，这时动力源提供液压油给油缸，伸缩杆与传力柄一起移动；传力柄下方的矩形凹槽结构将楔板的前后端紧密配合，以传递力给楔板，同时楔板左右导向面与通过螺栓固定在箱体座的左右两侧的导向块相接触，于是楔板前后移动时具有良好的导正性和耐磨性；夹板后方与滚轮是由销轴铰接，滚轮与楔板曲面部分接触并由楔板驱动，绕着夹板与箱体座通过销轴铰接的支点转动，同时其前方与通过销轴铰接的滚轮和钻杆柱相接触并夹持；可调V型支承与滚轮通过销轴连接，并且与箱体座通过紧固螺栓紧固，可调V型支承可以前后调节位置，两个滚轮与上下两个可调V型支承由销轴铰接，并且与机械手夹板上的滚轮对钻杆柱实现夹紧功能，可根据不同的直径的钻杆柱具有一定的调节范围，两对滚轮与钻杆柱接触并夹持，可保留钻杆柱的的旋转自由度，在夹持运移过程中，切断动力源，通过蓄能器和保压控制阀来锁定油路压力进而夹紧钻杆柱，实现机械手运移钻杆柱的稳定性和安全可靠性；复位拉杆两侧分别与两个机械手夹板通过销轴浮动铰接，可以在其导槽中移动，复位拉杆采用两销轴螺栓安装在楔板上，夹紧过程中，复位拉杆可浮动，避免运动干涉。回程过程中销轴螺栓带动复位拉杆回到初始位置后，机械手夹板恢复最初状态。

本发明的有益效果：

1、本发明的夹紧油缸与蓄能器中间安装有保压控制阀，在机械手夹持工作时可不必连续供油，而是通过保压控制阀配合蓄能器维持油路压力进而夹紧钻杆柱，实现机械手运移钻杆柱的稳定性和安全可靠性。

2、本发明的传力柄下方由防松螺母和垫圈固定在液压伸缩杆上，上方用卡槽实现与楔板间的定位、传力与联接，能够给楔板传递可靠力，楔板左右导向面与固定于箱体两侧的导轨相接触，因此楔板前后移动时具有良好的导正性和耐磨性。

3、本发明的夹板前方和可调V型支承与钻杆柱通过销轴铰接的滚轮相接触，采用滚轮夹持钻杆柱，可保留钻杆柱的旋转自由度。

4、本发明的可调V型支承通过螺栓紧固在箱体座上并且有一定范围的调节，滚轮与上下两个限位套筒通过销轴连接，可以根据不同的钻杆柱直径的大小进行调节，实现不同规格钻杆的夹持工作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图一。

图2为本发明的整体结构示意图二。

图3为本发明的整体结构的半剖视图。

图4为本发明的整体结构的俯视图。

图5为本发明的液压回路原理图。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示，一种曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手，由箱体座1、夹紧油缸2、蓄能器3、保压控制阀4、传力柄5、楔板6、导向块7、复位拉杆8、可调V型支承9、机械手夹板10、滚轮11、耳座12、联接板13和管路14组成，夹紧油缸2依靠自身结构固定于左右两个耳座12上，耳座12通过螺栓固定于箱体座1上；蓄能器3和保压控制阀4安装于联接板13上；传力柄5下方与夹紧油缸2的伸缩杆采用防松螺母21和垫片22固定，传力柄5的上方用卡槽实现与楔板6间的定位、传力与联接；楔板6左右导向面与固定于箱体座1两侧的导向块7相接触；导向块7通过螺栓固定在箱体座1的左右两侧；机械手夹板10前方与滚轮11是通过第三销轴17铰接，滚轮11与钻杆柱相接触并夹持，其后方与滚轮11是由第一销轴15铰接的，滚轮11与楔板6接触，并由楔板6驱动，机械手夹板10支点处与箱体座1通过第二销轴16铰接；复位拉杆8采用两销轴螺栓18安装在楔板6上，复位拉杆8两侧分别与两个机械手夹板10通过第四销轴19浮动铰接，可以在其内导槽中移动；可调V型支承9与箱体座1通过螺栓20紧固。

本实施例的工作原理及使用过程：

本发明通过夹紧油缸2通过轴孔配合固定在箱体座1两侧与螺栓刚性连接的耳座12上，夹紧油缸1的伸缩杆前端采用防松螺母21、垫片22与传力柄5下方连接，这时动力源提供液压油给油缸2，伸缩杆与传力柄5一起移动；传力柄5下方的矩形凹槽结构将楔板6的前后端紧密配合，以传递力给楔板6，同时楔板6左右导向面与通过螺栓固定在箱体座1的左右两侧的导向块7相接触，于是楔板6前后移动时具有良好的导正性和耐磨性；夹板10后方与滚轮11是由销轴15铰接，滚轮11与楔板6曲面部分接触并由楔板6驱动，绕着夹板10与箱体座1通过销轴16铰接的支点转动，同时其前方与通过销轴17铰接的滚轮11和钻杆柱相接触并夹持；可调V型支承9与滚轮11通过销轴17连接，并且与箱体座1通过紧固螺栓20紧固，可调V型支承可以前后调节位置，两个滚轮11与上下两个可调V型支承由销轴铰接，并且与机械手夹板上的滚轮对钻杆柱实现夹紧功能，可根据不同的直径的钻杆柱具有一定的调节范围，两对滚轮11与钻杆柱接触并夹持，可保留钻杆柱的的旋转自由度，在夹持运移过程中，切断动力源，通过蓄能器3和保压控制阀4来锁定油路压力进而夹紧钻杆柱，实现机械手运移钻杆柱的稳定性和安全可靠性；复位拉杆8两侧分别与两个机械手夹板10通过销轴19浮动铰接，可以在其导槽中移动，复位拉杆8采用两销轴螺栓18安装在楔板6上，夹紧过程中，复位拉杆8可浮动，避免运动干涉。回程过程中销轴螺栓18带动复位拉杆8回到初始位置后，机械手夹板10恢复最初状态。

Claims (1)

1.一种曲面斜楔驱动夹紧的保压式钻杆柱运移机械手，其特征在于：由箱体座（1）、夹紧油缸（2）、蓄能器（3）、保压控制阀（4）、传力柄（5）、楔板（6）、导向块（7）、复位拉杆（8）、可调V型支承（9）、机械手夹板（10）、滚轮（11）、耳座（12）、联接板（13）和管路（14）组成，夹紧油缸（2）依靠自身结构固定于左右两个耳座（12）上，耳座（12）通过螺栓固定于箱体座（1）上；蓄能器（3）和保压控制阀（4）安装于联接板（13）上；联接板（13）连接于箱体座（1）上方，传力柄（5）下方与夹紧油缸（2）的伸缩杆采用防松螺母（21）和垫片（22）固定，传力柄（5）的上方用卡槽实现与楔板（6）间的定位、传力与联接；楔板（6）左右导向面与固定于箱体座（1）两侧的导向块（7）相接触；导向块（7）通过螺栓固定在箱体座（1）的左右两侧；机械手夹板（10）前方与滚轮（11）是通过第三销轴（17）铰接，前方滚轮（11）与钻杆柱相接触并夹持，其后方与滚轮（11）是由第一销轴（15）铰接的，后方滚轮（11）与楔板（6）接触，并由楔板（6）驱动，机械手夹板（10）支点处与箱体座（1）通过第二销轴（16）铰接；复位拉杆（8）采用两销轴螺栓（18）安装在楔板（6）上，复位拉杆（8）两侧分别与两个机械手夹板（10）通过第四销轴（19）浮动铰接，可以在其内导槽中移动；可调V型支承（9）与箱体座（1）通过螺栓（20）紧固；

所述的夹紧油缸（2）采用保压回路控制，保压回路具有蓄能器（3），机械手夹紧后断开动力源时，通过蓄能器（3）和保压控制阀（4）来保持机械手在随后的钻杆柱运移过程中可靠地夹紧。