CN110253642B - 一种抽油杆扶正器破碎机及其破碎方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种抽油杆扶正器破碎机及其破碎方法，其包括机架，所述机架上设置有同步对中夹紧机构、同步夹紧剪切机构和剪切驱动机构；同步夹紧剪切机构在剪切驱动机构的驱动下可相对于同步对中夹紧机构进行轴向移动。本发明通过其通过同步对中夹紧机构、同步夹紧剪切机构和剪切驱动机构之间的相互配合，即可实现对抽油杆扶正器的自动化剪切，在剪切过程中，切刀始终紧贴抽油杆对扶正器进行剪切，能够确保剪切扶正器后不损伤抽油杆杆体且使扶正器完全脱离抽油杆，剪切精度高且效果优良，大大提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。

Description

一种抽油杆扶正器破碎机及其破碎方法

技术领域

本发明涉及抽油杆扶正器清除技术领域，特别涉及一种抽油杆扶正器破碎机及其破碎方法。

背景技术

抽油杆在油管内上下活动，由于抽油杆的弹性变形，抽油杆和油管壁容易产生摩擦，抽油杆容易断脱，进入油管后不易打捞，影响生产效率。为此，人们在抽油杆上连接了尼龙材质的抽油杆扶正器，抽油杆扶正器具有柔韧性强、耐摩擦、耐腐蚀等特点，它与油管内壁接触，可以减少抽油杆与油管的摩擦，增强抽油机的采油寿命。

目前，扶正器主要有卡箍式扶正器、柱状式扶正器、整体注塑式扶正器等。卡箍式扶正器是通过上下两片尼龙块相互插合过盈锁紧在抽油杆上，其与抽油杆的径向锁紧力小，在油井壁摩擦力和温度的影响下，容易造成扶正器松动，并在抽油杆上窜动，造成防偏磨功能失效。柱状式扶正器只能装在抽油杆两端的接箍上，不能对抽油杆最薄弱的中间部位进行扶正和防护，起不到防偏磨的作用。上述两种结构均采用了卡合结构，其在井下受力时，可能出现破坏后脱落，脱落的部分容易造成堵塞井眼的严重后果。整体注塑式扶正器是通过把抽油杆加工部位放入注塑机上的模具中，采用尼龙等材料在高温高压下注入模腔内，形成扶正器；一般情况下，每根抽油杆上会布置三个注塑式扶正器，即两端及中间位置分别布置一个扶正器；整体注塑式扶正器，由于采用整体注塑在抽油杆上，其与抽油杆结合牢固，不会在油井壁摩擦力和温度的影响下，造成扶正器松动，并在抽油杆上窜动，防偏磨效果优良，在实际中得到了广泛应用。

众所周知，为保证井下安全，抽油杆在油井工作一定的周期后，需要将其起出地面进行清洗，根据清洗设备要求，清洗前要去掉抽油杆杆体上固化的注塑式扶正器。目前，在清除杆体上的扶正器时，工人用手持式锯片锯割，锯片对扶正器纵向切割后，将抽油杆移到料架一侧，用榔头锺击割痕处，扶正器裂开后脱离杆体，工作效率低下，人工劳动强度大；并且，由于工作熟练程度不一，很多割掉扶正器后的杆体有深浅不一的锯痕，失去修复价值，进而导致抽油杆的报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抽油杆扶正器破碎机及其破碎方法，其通过同步对中夹紧机构、同步夹紧剪切机构和剪切驱动机构之间的相互配合，即可实现对抽油杆扶正器的自动化剪切，剪切精度高且效果优良，大大提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种抽油杆扶正器破碎机，包括机架，所述机架上设置有同步对中夹紧机构、同步夹紧剪切机构和剪切驱动机构；同步夹紧剪切机构在剪切驱动机构的驱动下可相对于同步对中夹紧机构进行轴向移动；

所述同步对中夹紧机构包括相对设置的第一滑块和第二滑块，第一滑块径向内侧开设有贯穿第一滑块的第一夹持槽，第二滑块径向内侧开设有贯穿第二滑块且与第一夹持槽相对设置的第二夹持槽，所述第一夹持槽和第二夹持槽共同形成抽油杆的第一夹持部；

所述同步夹紧剪切机构包括相对设置的第三滑块和第四滑块，第三滑块径向内侧设有贯穿第三滑块的第一切刀安装槽，第四滑块径向内侧设有贯穿第四滑块且与第一切刀安装槽相对设置的第二切刀安装槽；所述第一切刀安装槽内安装有第一切刀，第一切刀的径向内侧设有贯穿第一切刀且与抽油杆外径相适配的第一圆弧槽；所述第二切刀安装槽内安装有第二切刀，第二切刀的径向内侧设有贯穿第二切刀且与第一圆弧槽相对设置的第二圆弧槽，所述第一圆弧槽与第二圆弧槽共同形成抽油杆的第二夹持部；

所述第一夹持部和第二夹持部同心设置；

所述第一切刀和第二切刀的刀头均在朝向第一夹持部伸出切刀安装槽。

作为本发明的一种改进，所述剪切驱动机构包括电机、与电机连接的液压泵和液压缸，液压缸一端铰接在机架上，另一端铰接在同步夹紧剪切机构上。

作为本发明的一种改进，所述同步对中夹紧机构还包括底座Ⅰ，底座Ⅰ上设置有滑块驱动装置Ⅰ、前支座Ⅰ和后支座Ⅰ，所述前支座Ⅰ与后支座Ⅰ之间设置有导向轴Ⅰ；所述第一滑块和第二滑块均套设在导向轴Ⅰ上，第一滑块和第二滑块在滑块驱动装置Ⅰ的驱动下可沿导向轴Ⅰ往复运动，且两个往复运动距离相等，方向相反。

作为本发明的一种改进，所述同步夹紧剪切机构还包括底座Ⅱ，底座Ⅱ上设置有滑块驱动装置Ⅱ、前支座Ⅱ和后支座Ⅱ，所述前支座Ⅱ与后支座Ⅱ之间设置有导向轴Ⅱ；所述第三滑块和第四滑块均套设在导向轴Ⅱ上，第三滑块和第四滑块在滑块驱动装置Ⅱ的驱动下可沿导向轴Ⅱ往复运动，且两个往复运动距离相等，方向相反。

作为本发明的一种改进，所述机架上还设置有左支座和右支座，左支座和右支座之间设置有导向轴Ⅲ，所述同步夹紧剪切机构套设在导向轴Ⅲ上，并在剪切驱动机构的驱动下可沿导向轴Ⅲ进行轴向移动。

作为本发明的一种改进，所述刀头的纵向截面的形状为三角形，且三角形的顶角为刀头前端。

作为本发明的一种改进，所述三角形为等腰三角形，且三角形的顶角为18°～45°

作为本发明的一种改进，所述第一夹持槽和第二夹持槽均由第一倾斜部和与第一倾斜部上下对称设置的第二倾斜部组成。

作为本发明的一种改进，还包括用于检测扶正器位置的扶正器检测元件。

一种利用上述抽油杆扶正器破碎机进行的破碎方法，具体包括以下步骤：

准备工作：首先使同步对中夹紧机构和同步夹紧剪切机构均处于张开状态，即第一滑块和第二滑块以及第三滑块和第四滑块均处于分离状态；

进料：将上料台架上需要剪切扶正器的抽油杆经自动上料机械手放置到进料传输线上，操作控制台使进料传输线启动，进料传输线输送抽油杆前进，当抽油杆扶正器位于同步对中夹紧机构和同步夹紧剪切机构之间时，进料传输线停止；

破碎扶正器：第一滑块和第二滑块同步相向运动，使第一夹持部夹紧抽油杆；第三滑块和第四滑块同步相向运动，使第二夹持部夹紧抽油杆，即切刀紧贴抽油杆；剪切驱动机构驱动同步夹紧剪切机构朝向同步对中夹紧机构运动，完成切刀对扶正器的剪切，即扶正器破碎脱落；

剪切完毕后，同步对中夹紧机构及同步夹紧剪切机构张开，同步夹紧剪切机构退至原位；抽油杆继续前进，重复上述步骤对扶正器进行剪切，直到抽油杆上的所有扶正器完全破碎脱落，此时抽油杆已传输至出料传输线上；

出料：出料传输线启动，使抽油杆送达指定位置后，下料机械手自动将抽油杆下放到下料台架上。

本发明的有益效果为：本发明通过其通过同步对中夹紧机构、同步夹紧剪切机构和剪切驱动机构之间的相互配合，即可实现对抽油杆扶正器的自动化剪切，在剪切过程中，切刀始终紧贴抽油杆对扶正器进行剪切，能够确保剪切扶正器后不损伤抽油杆杆体且使扶正器完全脱离抽油杆，剪切精度高且效果优良，大大提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。本发明结构简单，操作方便，安全可靠，符合HSE的相关要求。

附图说明

图1为本发明的一种抽油杆扶正器破碎机的整体结构示意图；

图2为图1增加抽油杆和扶正器时的俯视示意图；

图3为本发明的同步对中夹紧机构的正向结构示意图；

图4为本发明的同步夹紧剪切机构的正向结构示意图；

图5为本发明的剪切流水线的整体结构示意图。

图中：1、机架，2、左支座，3、同步对中夹紧机构，31、底座Ⅰ，32、滑块驱动装置Ⅰ，33、第一滑块，331、第一夹持槽，34、第二滑块，341、第二夹持槽，35、后支座Ⅰ，36、前支座Ⅰ，37、导向轴Ⅰ，4、导向轴Ⅲ，5、同步夹紧剪切机构，51、底座Ⅱ，52、滑块驱动装置Ⅱ，53、第一切刀，54、第二切刀，55、第三滑块，56、第四滑块，57、后支座Ⅱ，58、前支座Ⅱ，59、导向轴Ⅱ，6、油缸支座Ⅰ，7、右支座，8、液压缸，9、油缸支座Ⅱ，10、液压泵，11、液压油箱，12、电机，13、抽油杆，14、扶正器，15、进料传输线，16、上料机械手，17、上料台架，18、控制台，19、出料传输线，20、下料台架，21、下料机械手。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

需要说明的是，本发明实施例中的前、后、上、下、左、右等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1、图2、图3和图4所示，一种抽油杆扶正器破碎机，包括机架1，机架1优选为由型材连接而成的框架柜体结构(如本实施例如示)，连接方式可采用焊接等，机架1也可以为其它结构形式，本发明对机架1的具体结构不作限制。机架1上设置有同步对中夹紧机构3、同步夹紧剪切机构5、剪切驱动机构、左支座2和右支座7。本发明对同步对同步对中夹紧机构3、同步夹紧剪切机构5、剪切驱动机构、左支座2和右支座7在机架上的具有位置不作限制，如可以设置在机架1的顶部或中部，本实施例为顶部设置。中夹紧机构3固定安装在机架1的左端，左支座2安装在同步对同步对中夹紧机构3的底部，右支座7安装在机架1的纵梁(图未示)上，左支座2和右支座7之间设置有至少一个导向轴Ⅲ4，本实施例为两个。同步夹紧剪切机构5套设在导向轴Ⅲ4上，并在剪切驱动机构的驱动下可沿导向轴Ⅲ4进行轴向移动。

优选地，机架1上还设置有用于检测扶正器14位置的检测元件(如位置传感器)。

同步对中夹紧机构3包括固定安装在机架1上的底座Ⅰ31，固定安装可采用焊接或螺丝连接等。底座Ⅰ31上设置有滑块驱动装置Ⅰ32、前支座Ⅰ36和与前支座Ⅰ36相对设置的后支座Ⅰ35，前支座Ⅰ36和后支座Ⅰ35均并排设置为两个，前支座Ⅰ36与后支座Ⅰ35之间设置有导向轴Ⅰ37；导向轴Ⅰ37上套设有相对设置的第一滑块33和第二滑块34，第一滑块33和第二滑块34在滑块驱动装置Ⅰ32的驱动下可沿导向轴Ⅰ37往复运动，且两个往复运动距离相等，方向相反。

第一滑块33径向内侧开设有贯穿第一滑块33的第一夹持槽331，第二滑块34径向内侧开设有贯穿第二滑块34且与第一夹持槽331相对设置的第二夹持槽341，第一夹持槽331和第二夹持槽341均水平布置且共同形成抽油杆的第一夹持部。第一夹持槽331和第二夹持槽341均由第一倾斜部和与第一倾斜部上下对称设置的第二倾斜部组成，上述第一倾斜部和第二倾斜部均为一倾斜平面，两倾斜面上下对称设置且内侧边相交。

剪切驱动机构主要由电机12、与电机12连接的液压泵10、液压缸8和液压油箱11组成。液压缸8水平布置，其一端与安装在机架1右端的油缸支座Ⅱ9(如耳座)铰接，另一端与安装在同步夹紧剪切机构5右端的油缸支座Ⅰ6(如耳座)铰接。本实施例中，液压油箱11安装在机架1右部下方，电机12和液压泵10均安装在液压油箱11的上方，如可直接安装在液压油箱11的上平面上，结构紧凑，节省安装空间。液压油箱11也可以设置在机架外部的其它场所，本发明对其具体安装位置不作限制。

同步夹紧剪切机构5包括底座Ⅱ51，油缸支座Ⅰ6安装在底座Ⅱ51右端，底座Ⅱ51套设在导向轴Ⅲ4上，并在液压缸8的驱动下可沿导向轴Ⅲ4进行轴向移动。底座Ⅱ51上设置有滑块驱动装置Ⅱ52、前支座Ⅱ58和后支座Ⅱ57，前支座Ⅱ58和后支座Ⅱ57均并排设置为两个，前支座Ⅱ58与后支座Ⅱ57之间设置有导向轴Ⅱ59；导向轴Ⅱ59上套设有相对设置的第三滑块55和第四滑块56，第三滑块55和第四滑块56在滑块驱动装置Ⅱ52的驱动下可沿导向轴Ⅱ59往复运动，且两个往复运动距离相等，方向相反。

第三滑块55径向内侧设有贯穿第三滑块55的第一切刀安装槽，第四滑块56径向内侧设有贯穿第四滑块56且与第一切刀安装槽相对设置的第二切刀安装槽，第一切刀安装槽和第二切刀安装槽均水平布置；第一切刀安装槽内安装有第一切刀53，第一切刀53的径向内侧设有贯穿第一切刀53且与抽油杆外径相适配的第一圆弧槽531；第二切刀安装槽内安装有第二切刀54，第二切刀54的径向内侧设有贯穿第二切刀54且与第一圆弧槽531相对设置的第二圆弧槽541，第一圆弧槽531和第二圆弧槽541均水平布置。优选地，第一圆弧槽和第二圆弧槽的横向截面圆弧的弧长均小于抽油杆横向截面圆的周长的一半；第一圆弧槽531与第二圆弧槽541共同形成抽油杆的第二夹持部；第一夹持部和第二夹持部同心设置；第一切刀53和第二切刀54的刀头均在朝向第一夹持部伸出切刀安装槽；刀头的纵向截面的形状为三角形，且三角形的顶角为刀头前端，三角形优选为等腰三角形，三角形的顶角优选为18°～45°，刀头的最小宽度尺寸大于扶正器的最大壁厚尺寸。第一切刀53和第二切刀54的刀体分别通过螺丝安装在相应的切刀安装槽内，拆装方便。

优选地，上述导向轴Ⅰ37、导向轴Ⅱ59和导向轴Ⅲ4均为光杠。滑块驱动装置Ⅰ32和滑块驱动装置Ⅱ52的驱动元件为气缸、液压缸和/或电机等；当为电机时，可采用正反丝杠结构来实现滑块之间的相向运动，该技术为现有技术，这里不再详述。

如图5所示，一种利用上述抽油杆扶正器破碎机进行的破碎方法，具体包括以下步骤：

准备工作：首先操作控制台18使同步对中夹紧机构3和同步夹紧剪切机构5均处于张开状态，即第一滑块33和第二滑块34以及第三滑块55和第四滑块56均处于分离状态；同时，液压缸8处于收回状态，即同步夹紧剪切机构5位于导向轴Ⅲ的右端；

进料：将上料台架17上需要剪切扶正器的抽油杆13经自动上料机械手16放置到进料传输线15上，进料传输线15启动，进料传输线15输送抽油杆13前进，当抽油杆扶正器14位于同步对中夹紧机构3和同步夹紧剪切机构5之间的指定位置时，进料传输线15停止；在此过程中，扶正器14是否到达指定位置依靠检测元件(如位置传感器)来检测；

破碎扶正器：第一滑块33和第二滑块34同步相向运动，使第一夹持部夹紧抽油杆13；第三滑块55和第四滑块56同步相向运动，使第二夹持部夹紧抽油杆13，即切刀紧贴抽油杆13；剪切驱动机构的液压缸8的活塞杆伸出，推动同步夹紧剪切机构5朝向同步对中夹紧机构3运动，完成切刀对扶正器14的剪切，即扶正器14破碎脱落；

剪切完毕后，同步对中夹紧机构3及同步夹紧剪切机构5张开，即第一滑块33和第二滑块34以及第三滑块55和第四滑块56均背向运动，同步夹紧剪切机构5退至原位；抽油杆13继续前进，当检测元件检测到扶正器到达指定位置时，重复上述步骤对扶正器14进行剪切，直到抽油杆13上的所有扶正器14完全破碎脱落，此时抽油杆13已传输至出料传输线19上；

出料：出料传输线19启动，使抽油杆13送达指定位置后，下料机械手21自动将抽油杆13下放到下料台架20上。

上述控制台18包括控制面板、人机互换界面和PLC控制程序，并分别与驱动元件、检测元件、机械手、传输线等连接，以实际自动化剪切，控制台18可设置在远离作业现场的地方，进行远程控制，操作方便，安全可靠。

以上是对本发明所提供的一种抽油杆扶正器破碎机及其破碎方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种利用抽油杆扶正器破碎机进行的破碎方法，其特征在于，所述抽油杆扶正器破碎机包括机架(1)，所述机架(1)上设置有同步对中夹紧机构(3)、同步夹紧剪切机构(5)和剪切驱动机构；同步夹紧剪切机构(5)在剪切驱动机构的驱动下可相对于同步对中夹紧机构(3)进行轴向移动；

所述同步对中夹紧机构(3)包括相对设置的第一滑块(33)和第二滑块(34)，第一滑块(33)径向内侧开设有贯穿第一滑块(33)的第一夹持槽(331)，第二滑块(34)径向内侧开设有贯穿第二滑块(34)且与第一夹持槽(331)相对设置的第二夹持槽(341)，所述第一夹持槽(331)和第二夹持槽(341)共同形成抽油杆的第一夹持部；

所述同步夹紧剪切机构(5)包括相对设置的第三滑块(55)和第四滑块(56)，第三滑块(55)径向内侧设有贯穿第三滑块(55)的第一切刀安装槽，第四滑块(56)径向内侧设有贯穿第四滑块(56)且与第一切刀安装槽相对设置的第二切刀安装槽；所述第一切刀安装槽内安装有第一切刀(53)，第一切刀(53)的径向内侧设有贯穿第一切刀(53)且与抽油杆外径相适配的第一圆弧槽(531)；所述第二切刀安装槽内安装有第二切刀(54)，第二切刀(54)的径向内侧设有贯穿第二切刀(54)且与第一圆弧槽(531)相对设置的第二圆弧槽(541)，所述第一圆弧槽(531)与第二圆弧槽(541)共同形成抽油杆的第二夹持部；

所述第一夹持部和第二夹持部同心设置；

所述第一切刀(53)和第二切刀(54)的刀头均在朝向第一夹持部伸出切刀安装槽；

破碎方法包括以下步骤：

准备工作：首先使同步对中夹紧机构(3)和同步夹紧剪切机构(5)均处于张开状态，即第一滑块(33)和第二滑块(34)以及第三滑块(55)和第四滑块(56)均处于分离状态；

进料：将上料台架(17)上需要剪切扶正器的抽油杆(13)经自动上料机械手(16)放置到进料传输线(15)上，操作控制台(18)使进料传输线(15)启动，进料传输线(15)输送抽油杆(13)前进，当抽油杆扶正器(14)位于同步对中夹紧机构(3)和同步夹紧剪切机构(5)之间时，进料传输线(15)停止；

破碎扶正器：第一滑块(33)和第二滑块(34)同步相向运动，使第一夹持部夹紧抽油杆(13)；第三滑块(55)和第四滑块(56)同步相向运动，使第二夹持部夹紧抽油杆(13)，即切刀紧贴抽油杆(13)；剪切驱动机构驱动同步夹紧剪切机构(5)朝向同步对中夹紧机构(3)运动，完成切刀对扶正器(14)的剪切，即扶正器(14)破碎脱落；

剪切完毕后，同步对中夹紧机构(3)及同步夹紧剪切机构(5)张开，同步夹紧剪切机构(5)退至原位；抽油杆(13)继续前进，重复上述步骤对扶正器(14)进行剪切，直到抽油杆(13)上的所有扶正器(14)完全破碎脱落，此时抽油杆(13)已传输至出料传输线(19)上；

出料：出料传输线(19)启动，使抽油杆(13)送达指定位置后，下料机械手(21)自动将抽油杆(13)下放到下料台架(20)上。

2.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述剪切驱动机构包括电机(12)、与电机(12)连接的液压泵(10)和液压缸(8)，液压缸(8)一端铰接在机架(1)上，另一端铰接在同步夹紧剪切机构(5)上。

3.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述同步对中夹紧机构(3)还包括底座Ⅰ(31)，底座Ⅰ(31)上设置有滑块驱动装置Ⅰ(32)、前支座Ⅰ(36)和后支座Ⅰ(35)，所述前支座Ⅰ(36)与后支座Ⅰ(35)之间设置有导向轴Ⅰ(37)；所述第一滑块(33)和第二滑块(34)均套设在导向轴Ⅰ(37)上，第一滑块(33)和第二滑块(34)在滑块驱动装置Ⅰ(32)的驱动下可沿导向轴Ⅰ(37)往复运动，且两个往复运动距离相等，方向相反。

4.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述同步夹紧剪切机构(5)还包括底座Ⅱ(51)，底座Ⅱ(51)上设置有滑块驱动装置Ⅱ(52)、前支座Ⅱ(58)和后支座Ⅱ(57)，所述前支座Ⅱ(58)与后支座Ⅱ(57)之间设置有导向轴Ⅱ(59)；所述第三滑块(55)和第四滑块(56)均套设在导向轴Ⅱ(59)上，第三滑块(55)和第四滑块(56)在滑块驱动装置Ⅱ(52)的驱动下可沿导向轴Ⅱ(59)往复运动，且两个往复运动距离相等，方向相反。

5.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述机架(1)上还设置有左支座(2)和右支座(7)，左支座(2)和右支座(7)之间设置有导向轴Ⅲ(4)，所述同步夹紧剪切机构(5)套设在导向轴Ⅲ(4)上，并在剪切驱动机构的驱动下可沿导向轴Ⅲ(4)进行轴向移动。

6.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述刀头的纵向截面的形状为三角形，且三角形的顶角为刀头前端。

7.根据权利要求6所述的破碎方法，其特征在于：所述三角形为等腰三角形，且三角形的顶角为18°～45°。

8.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述第一夹持槽(331)和第二夹持槽(341)均由第一倾斜部和与第一倾斜部上下对称设置的第二倾斜部组成。

9.根据权利要求1所述的破碎方法，其特征在于：所述抽油杆扶正器破碎机还包括用于检测扶正器位置的扶正器检测元件。

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