CN110701118B - 连续管液压夹持机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续管液压夹持机构，其包括集成块、液压缸、夹紧梁和推板，其中包括至少三组液压夹持控制组件，每组液压夹持控制组件控制一对液压缸来协同控制推板，从而实现连续管的夹持动作。集成块安装在液压缸上，集成块上安装有双向电机、双向齿轮泵、阀块、蓄能器。其中阀块通过固定支架固定在集成块上，其上安装有比例溢流阀、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、压力传感器和温度传感器；液压缸上安装有位移传感器和自动排气阀。液压油缸的活塞杆与夹紧梁相连，夹紧梁与推板相连。本发明具有结构紧凑、控制精度高、安全可靠特点，解决了长期以来连续管夹持机构从地面外接油管的问题。

Description

连续管液压夹持机构

技术领域

本发明涉及液压技术领域，具体涉及一种连续管液压夹持机构。

背景技术

目前有很多高空作业设备在工作时，需要将连续管下入或者起出，比如一些高空架线设备、连续油管作业机以及钢筋捋直装置均需要用到夹持机构，尤其是连续油管作业机，其主要是一种液压驱动的起下连续油管的设备，其在作业时向油井中生产油管或套管内下入或起出连续油管，并把连续油管缠绕在滚筒上以便移运。连续管夹持机构是连续管作业设备的关键部件，目前连续管夹持机构主要通过夹持油缸来控制两个整体式推板运动实现连续管的夹持和夹紧动作。但是现有的夹持油缸均通过外接油管和地面控制装置控制油缸动作从而实现对连续管的夹持。在现场作业中，常常需要从地面外接长达几十米的油管控制油缸动作，使得现场操作非常不方便，在作业前需要将又长又重的液压油管安装在设备上，花费了大量的时间和人力；并且油管在地面磨损严重，从地面向处于高空作业的夹持油缸进行供油需要更大的油液压力，同时容易出现油压不稳，不能保证整体式推板充分受到来自油缸的压力而获得均衡夹持力，从而导致连续油管在被夹持下入井口的过程中不能对正位于防喷盒中的井口工作位置。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种连续管液压夹持机构，其能够解决外接油管、避免油管磨损严重而导致的油压不稳、漏油等问题，同时缩短作业设备的准备时间，在原基础上节省了人力。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种连续管液压夹持机构，其包括至少三组液压夹持控制组件，每组液压夹持控制组件由一对液压缸来协同控制推板，从而实现连续管的夹持和松开动作；所述液压夹持控制组件包括具有相同结构且彼此平行设置的第一液压夹持控制组件、第二液压夹持控制组件和第三液压夹持控制组件；所述第一液压夹持控制组件、第二液压夹持控制组件和第三液压夹持控制组件分别包括与集成块相连接的第一液压缸和第二液压缸，所述第一液压缸的无杆腔与第一活塞式蓄能器相连，所述第二液压缸的无杆腔和第二活塞式蓄能器相连，第一液压缸的第一活塞杆以及第二液压缸的第二活塞杆分别与推板相连接；所述集成块设有双向电机，所述双向电机通过联轴器与双向齿轮泵相连接；当所述双向电机驱动所述双向齿轮泵正转时，第一液压缸的无杆腔和第二液压缸的无杆腔输出液压油，无杆腔输出的液压油依次通过第二油路和第一油路流入到相应的第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的有杆腔，使得第一活塞杆和第二活塞杆缩回，带动所述推板执行夹紧连续管的动作，其中，所述第一油路连通双向齿轮泵的第一出口和第一液压缸的有杆腔以及第二液压缸的有杆腔，所述第二油路连通双向齿轮泵的第二出口和第一液压缸的无杆腔以及第二液压缸的无杆腔；当双向电机驱动双向齿轮泵反转时，第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的有杆腔输出液压油，此时有杆腔输出的液压油依次通过第一油路和第二油路流入第一液压缸的无杆腔和第二液压缸的无杆腔；液压缸的第一活塞杆和第二活塞杆伸出，带动所述推板执行松开连续管的动作。

可优选的是，所述集成块设有阀块，所述阀块上分别设置有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、比例溢流阀、压力传感器和温度传感器，所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和比例溢流阀组成交叉溢流补油回路，从而在液压缸的行程端点消除同步误差，实现对连续管的夹持和松开动作的同步控制。

可优选的是，当所述双向齿轮泵正转时，双向齿轮泵的第一出口与所述第一单向阀的进口相连，所述第一单向阀的出口与所述比例溢流阀的进口相连，所述比例溢流阀的出口与所述第四单向阀的进口相连，所述第四单向阀的出口分别与第二油路和双向齿轮泵的吸油口相连，其中所述第二油路设有温度传感器，所述温度传感器能够实时获得所述无杆腔的液压油温度。

可优选的是，当所述双向齿轮泵反转时，双向齿轮泵的第二出口与第二单向阀的进口相连，第二单向阀的出口与比例溢流阀的进口相连，比例溢流阀的出口与第三单向阀的进口相连，第三单向阀的出口与所述第一油路相连，其中所述第一油路上设有压力传感器，所述压力传感器能够实时获得有杆腔的液压油的压力。

可优选的是，所述第一液压缸和第二液压缸的有杆腔上设置有第一自动排气阀和第二自动排气阀，所述第一液压缸和第二液压缸的无杆腔设有第三自动排气阀和第四自动排气阀，使得液压缸内的气体能够及时排出气泡。

可优选的是，所述液压缸的活塞杆与U型夹紧梁相连，所述夹紧梁与所述推板相连。

可优选的是，通过调节比例溢流阀的压力能够保持连续管处于夹持状态，而且当出现压力过大的情况，则液压油能通过第一单向阀流向比例溢流阀，再通过第四单向阀流回到第一活塞式蓄能器和第二活塞式蓄能器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

首先，本发明的用于连续管液压夹持机构，包含至少三组液压夹持控制组件，每组液压夹持控制组件控制一对液压缸来协同控制推板，从而实现连续管的夹持动作。本发明相比于以往的连续管夹持机构，结构更加简单紧凑，避免了从地面外接油管到空中的夹持油缸上，节省了人力，避免了油管磨损，长期看来，节约了成本。

其次，本发明的每对液压缸均安装了位移传感器，即使在三组液压油缸控制推板的情况下也能够实现精准的协同控制推板的夹紧动作，避免整体式推板受到来自油缸的不均压力而导致连续管无法准确对正工作位置。

第三，本发明液压夹紧控制系统中选用了齿轮双向泵，避免了油液外泄的情况，同时选用活塞式蓄能器作为系统的辅助能源装置，所以省去了油箱设备。

第四，本发明的液压夹持控制组件采用闭式控制系统，其中由四个单向阀和一个溢流阀组成的交叉溢流补油回路，可以在液压缸行程端点消除同步误差，实现对夹持动作的精准同步控制，避免由于液压缸不同步引起的连续管无法对正工作位置。

附图说明

图1是本发明的连续管液压夹持机构的整体结构示意图；

图2是本发明的一组液压夹持控制组件的液压过程图；

图3是根据本发明的连续管液压夹持机构阀块结构示意图的俯视图；以及

图4是如图3所示的连续管液压夹持机构阀块沿A-A线的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图4所示，根据本发明实施例的连续管液压夹持机构，其配置用于连续管下入、起上时的夹持动作。本发明的连续管液压夹持机构，包括三组液压夹持控制组件，每组液压夹持控制组件控制一对液压缸，例如第一液压缸61和第二液压缸62来协同控制一对推板10，从而实现连续管的夹持动作。第一液压缸61的第一活塞杆91和第二液压缸62的第二活塞杆92与一对U型夹紧梁8相连，夹紧梁与推板10相连。显然，根据待夹持的连续管的不同可以设置更多组的液压夹持控制组件。

具体如图1所示，本发明的液压夹持控制组件包括具有相同结构且彼此平行地设置的第一液压夹持控制组件131、第二液压夹持控制组件132和第三液压夹持控制组件133。第一液压夹持控制组件131、第二液压夹持控制组件132和第三液压夹持控制组件133分别包括与集成块1相连接的平行设置第一液压缸61和第二液压缸62，第一液压缸61的无杆腔161与第一活塞式蓄能器21相连，第二液压缸62的无杆腔162和第二活塞式蓄能器22相连，第一液压缸61的第一活塞杆91以及第二液压缸62的第二活塞杆92分别与推板10相连接。当第一活塞杆91和第二活塞杆92缩回时，控制推板10执行夹持动作，从而夹紧连续管。当第一活塞式蓄能器21的液压油向第一液压缸61的无杆腔内压出同时第二活塞式蓄能器22的油液向第二液压缸62的无杆腔内压出时，第一液压缸61的第一活塞杆91和第二液压缸62的第二活塞杆92伸出，带动推板10弹回，从而松开连续管。

集成块1设有双向电机3，双向电机3设置在电机架4上并通过联轴器与双向齿轮泵5相连接。当双向电机3驱动双向齿轮泵5正转时，第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162输出液压油，无杆腔输出的液压油依次通过第二油路84和第一油路83流入到相应的第一液压缸61的有杆腔261和第二液压缸62的有杆腔262，使得第一活塞杆91和第二活塞杆92缩回，带动推板10执行夹紧连续管的操作。第一油路83连通双向齿轮泵5的第一出口A和第一液压缸61的有杆腔261以及第二液压缸62的有杆腔262，第二油路84连通双向齿轮泵5的第二出口B和第一液压缸61的无杆腔161以及第二液压缸62的无杆腔162。再者，当双向电机3驱动双向齿轮泵5反转时，第一液压缸61的有杆腔261和第二液压缸62的有杆腔262输出液压油，此时有杆腔输出的液压油依次通过第一油路83和第二油路84流入第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162，此时，第一液压缸61的第一活塞杆91和第二液压缸62的第二活塞杆92伸出，带动推板10向彼此分开方向运动，从而松开连续管。

具体而言如图2-图4所示，双向齿轮泵5的第一出口A与第一单向阀171的进口相连，第一单向阀171的出口与比例溢流阀14的进口相连，比例溢流阀14的出口与第四单向阀174的进口相连，第四单向阀174的出口分别与第二油路84和双向齿轮泵5的吸油口相连，其中第二油路84设有温度传感器16，其能够实时获得无杆腔内的液压油温度值。

其中，第一单向阀171、第二单向阀172、第三单向阀173、第四单向阀174、比例溢流阀14、压力传感器15、温度传感器16均设置在阀块12上。

当双向电机3驱动双向齿轮泵反转时，从第一液压缸61的有杆腔和第二液压缸62的有杆腔输出液压油，输出的液压油依次通过第一油路83和第二油路84流入第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162。液压缸的第一活塞杆91和第二活塞杆92伸出，推板10松开，实现松开连续管的动作实现松开夹紧连续管的动作。

具体而言，当双向齿轮泵5反转时，双向齿轮泵5的第二出口B与第二单向阀172的进口相连，第二单向阀172的出口与比例溢流阀14的进口相连，比例溢流阀14的出口与第三单向阀173的进口相连，第三单向阀173的出口与第一油路83相连，其中第一油路83上设有压力传感器15，该压力传感器15能够实时获得有杆腔的液压油的压力。

需要说明的是，以双向电机3驱动双向齿轮泵5正转时为例，第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162会输出液压油，当无杆腔内的油压不足时，第一活塞式蓄能器21、第二活塞式蓄能器22的液压油流入到系统中，弥补系统中油压不足。从而有助于第一液压缸61的第一活塞杆91和第二液压缸62的第二活塞杆92缩回，带动推板10彼此靠拢从而夹紧连续管。

仍然如图2所示，第一液压缸61的有杆腔261和第二液压缸62的有杆腔262安装有第一自动排气阀71、第二自动排气阀72,第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162设置有第三自动排气阀73和第四自动排气阀74，使得液压缸内的气体能够及时排出气泡，避免系统因混有气体产生噪声和振动，对系统造成破坏。同时，液压缸上安装有第一位移传感器111和第二位移传感器112；位移传感器和自动排气阀的设置，使得在同时有六个液压缸控制推板的情况下，也能够实现精准的协同控制推板的位移，避免出现整体式推板因来自不同液压缸的油缸压力的不均而导致连续管无法准确对正工作位置。

当连续管需要下入或者起上时，此时需要夹持力夹紧连续管，夹紧动作的具体工作过程为：双向电机3驱动双向齿轮泵5正转，从第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162输出液压油，输出的液压油依次通过第二油路84和第一油路83分别相应地流入第一液压缸61的有杆腔261和第二液压缸62的有杆腔262；液压缸的第一活塞杆91和第二活塞杆92缩回，推板10夹紧，实现夹紧连续管的动作。接着，需要保持连续管的夹持动作，调节比例溢流阀14的压力使系统保持在这一位置；有杆腔的压力可以实时通过压力传感器15传递，无杆腔的油液温度可以通过温度传感器16传递；当系统油压不稳，出现压力过大的情况，则油液可以通过第一单向阀171流向比例溢流阀，再通过第四单向阀174流回到第一活塞式蓄能器21和第二活塞式蓄能器22。

当连续管停止工作时，此时需要松开连续管，松开动作的具体工作过程为：双向电机3驱动双向齿轮泵5反转，第一液压缸61的有杆腔261和第二液压缸62的有杆腔262输出液压油，输出的液压油依次通过第一油路83和第二油路84流入第一液压缸61的无杆腔161和第二液压缸62的无杆腔162。此时，液压缸的第一活塞杆91和第二活塞杆92伸出，推板10松开，实现松开连续管的动作；此时，调定比例溢流阀14的压力使其工作在被压保护状态，防止液压缸的第一活塞杆91和第二活塞杆92伸出过快。

连续管100设置在两个推板10之间的位置上，借助铺设在每个推板上的链节间的鞍形夹持块夹住连续管，使之与链条一起运动，实现连续管的下入或起出动作，为了更清楚起见，在附图1中以附图标记100示意出连续管所在的位置。本发明的连续管夹持机构，有结构紧凑、控制精度高、安全可靠等特点，解决了长期以来连续管夹持机构从地面外接油管时带来的种种不利问题。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，应当指出，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，对于本技术领域之内的普通技术人员对本发明的技术方案所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求书确定的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种连续管液压夹持机构，其特征在于：其包括三组液压夹持控制组件，每组液压夹持控制组件由一对液压缸来协同控制推板，从而实现连续管的夹持和松开动作；

所述三组液压夹持控制组件为具有相同结构且彼此平行设置的第一液压夹持控制组件、第二液压夹持控制组件和第三液压夹持控制组件；所述第一液压夹持控制组件、第二液压夹持控制组件和第三液压夹持控制组件均包括与集成块相接触连接的第一液压缸和第二液压缸，

所述第一液压缸的无杆腔与第一活塞式蓄能器相连，所述第二液压缸的无杆腔和第二活塞式蓄能器相连，第一液压缸的第一活塞杆以及第二液压缸的第二活塞杆分别与推板相连接；液压缸的活塞杆与U型夹紧梁相连，所述夹紧梁与所述推板相连；当第一活塞杆和第二活塞杆缩回时，控制推板执行夹持动作，从而夹紧连续管；当第一活塞式蓄能器的液压油向第一液压缸的无杆腔内压出同时第二活塞式蓄能器的油液向第二液压缸的无杆腔内压出时，第一液压缸的第一活塞杆和第二液压缸的第二活塞杆伸出，带动推板弹回，从而松开连续管；

所述集成块设有双向电机和双向齿轮泵，所述双向电机通过联轴器与双向齿轮泵相连接；当所述双向电机驱动所述双向齿轮泵正转时，第一液压缸的无杆腔和第二液压缸的无杆腔输出液压油，无杆腔输出的液压油依次通过第二油路和第一油路流入到相应的第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的有杆腔，使得第一活塞杆和第二活塞杆缩回，带动所述推板执行夹紧连续管的动作，其中，所述第一油路连通双向齿轮泵的第一出口和第一液压缸的有杆腔以及第二液压缸的有杆腔，所述第二油路连通双向齿轮泵的第二出口和第一液压缸的无杆腔以及第二液压缸的无杆腔；当双向电机驱动双向齿轮泵反转时，第一液压缸的有杆腔和第二液压缸的有杆腔输出液压油，此时有杆腔输出的液压油依次通过第一油路和第二油路流入第一液压缸的无杆腔和第二液压缸的无杆腔；液压缸的第一活塞杆和第二活塞杆伸出，带动所述推板执行松开连续管的动作；所述集成块设有阀块，所述阀块上分别设置有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、比例溢流阀、压力传感器和温度传感器；

所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和比例溢流阀组成交叉溢流补油回路，从而在液压缸的行程端点消除同步误差，实现对连续管的夹持和松开动作的同步控制；

所述第一液压缸上安装有第一位移传感器，所述第二液压缸上安装有第二位移传感器。

2.根据权利要求1所述的连续管液压夹持机构，其特征在于：当所述双向齿轮泵正转时，双向齿轮泵的第一出口与所述第一单向阀的进口相连，所述第一单向阀的出口与所述比例溢流阀的进口相连，所述比例溢流阀的出口与所述第四单向阀的进口相连，所述第四单向阀的出口分别与第二油路和双向齿轮泵的吸油口相连，其中所述第二油路设有温度传感器，所述温度传感器能够实时获得所述无杆腔内的液压油温度值。

3.根据权利要求2所述的连续管液压夹持机构，其特征在于：当所述双向齿轮泵反转时，双向齿轮泵的第二出口与第二单向阀的进口相连，第二单向阀的出口与比例溢流阀的进口相连，比例溢流阀的出口与第三单向阀的进口相连，第三单向阀的出口与所述第一油路相连，其中所述第一油路上设有压力传感器，所述压力传感器能够实时获得有杆腔的液压油的压力。

4.根据权利要求1或者3所述的连续管液压夹持机构，其特征在于：所述第一液压缸的有杆腔上设置有第一自动排气阀，第二液压缸的有杆腔上设置有第二自动排气阀，所述第一液压缸的无杆腔上设有第三自动排气阀，第二液压缸的无杆腔上设有第四自动排气阀，使得液压缸内的气体能够及时排出气泡。

5.根据权利要求1或者3所述的连续管液压夹持机构，其特征在于：通过调节比例溢流阀的压力能够保持连续管处于夹持状态，而且当出现压力过大的情况，则液压油能通过第一单向阀流向比例溢流阀，再通过第四单向阀流回到第一活塞式蓄能器和第二活塞式蓄能器。

Images