CN110952936A - 一种动力吊卡及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种动力吊卡及其控制方法，其中动力吊卡包括吊卡本体和动力装置；吊卡本体包括吊卡主体、左活门、右活门、内衬、锁闩和保险机构，于吊卡主体的两端分别活动连接左活门和右活门，于吊卡主体、左活门和右活门的内侧设置内衬，于左活门上活动连接锁闩，于右活门上设置可活动的保险机构；动力装置包括动力单元、控制阀、活门驱动缸、锁闩驱动缸和动力连杆机构，动力单元通过管线和控制阀连接，控制阀分别和活门驱动缸和锁闩驱动缸连接，活门驱动缸通过动力连杆机构分别和左活门和右活门连接，锁闩驱动缸通过动力连杆机构和锁闩连接。该吊卡将动力装置集成在动力吊卡本体内部，减少液压管线连接，降低能耗，并可实现吊卡的自动化控制，提高作业效率。

Description

一种动力吊卡及其控制方法

技术领域

本发明涉及石油钻修井井口设备领域，尤其涉及一种用来悬吊钻杆、油管、套管钻铤等管柱的新型动力吊卡及其控制方法。

背景技术

随着我国石油装备的不断发展，吊卡又作为其中不可或缺的装备，然而在现阶段，使用较多的还是手动吊卡，或者简易的液压吊卡，自动化程度不高，现场劳动强度大。即使使用了液压吊卡，又因控制液压管线繁多，需单独外接液压源，外在的诸多因素导致简易的液压吊卡无法使用。

因此，针对目前现状，急需研制一种新型电液动力吊卡来克服以上吊卡的不足，来助力中国石油井口装备的快速发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力吊卡及其控制方法，该吊卡将动力装置集成在动力吊卡本体内部，减少液压管线连接，降低能耗，并可实现吊卡的自动化控制，提高作业效率，此外，还设置有保险机构，可自动防止锁闩的意外打开，再自动对保险进行解除，极大提高了作业的安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力吊卡，包括吊卡本体和安装于所述吊卡本体内的动力装置；

所述吊卡本体包括吊卡主体、左活门、右活门、内衬、锁闩和保险机构，于所述吊卡主体的两端分别活动连接左活门和右活门，于所述吊卡主体、所述左活门和所述右活门的内侧设置内衬，于所述左活门上活动连接锁闩，所述右活门上同所述锁闩对应设置锁闩槽，于所述右活门上设置可活动的保险机构，且所述保险机构和所述内衬下端面接触；

所述动力装置包括动力单元、控制电缆、操控盒、控制阀、活门驱动缸、锁闩驱动缸和动力连杆机构，所述动力单元内部设置有换向阀和传感器，所述动力单元通过所述控制电缆和所述操控盒连接，另通过管线和所述控制阀连接，所述控制阀分别和所述活门驱动缸和所述锁闩驱动缸连接，所述活门驱动缸通过所述动力连杆机构分别和所述左活门和所述右活门连接，所述锁闩驱动缸通过所述动力连杆机构和所述锁闩连接；

通过操控盒设置吊卡动作选项，并通过控制电缆电信号传输给动力单元，动力单元通过内置的换向阀控制活门驱动缸或锁闩驱动缸动作，继而实现对左活门、右活门和锁闩打开或关闭动作的控制，并通过内置于所述动力单元的传感器感应打开或关闭的到位情况；

相应的，所述控制阀包括液压控制阀，所述活门驱动缸包括活门驱动液压缸，所述锁闩驱动缸包括锁闩驱动液压缸；

相应的，所述动力连杆机构包括活门动力连杆机构和锁闩动力连杆机构，所述活门动力连杆机构又包括左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构；

相应的，所述左活门动力连杆机构包括左活动块、左连杆和连接板，所述左活动块一端和所述活门驱动缸活动连接，另一端和所述左连杆的一端活动连接，所述左连杆的另一端通过连接板和所述左活门连接，所述连接板活动安装于所述吊卡主体上；所述右活门动力连杆机构包括右活动块和右连杆，所述右活动块一端和所述活门驱动缸活动连接，另一端和所述右连杆的一端活动连接，所述右连杆的另一端活动连接于所述右活门上；

相应的，所述锁闩动力连杆机构包括驱动块、第一连杆、连接板和第二连杆，所述驱动块一端和所述锁闩驱动缸活动连接，另一端和所述第一连杆的一端活动连接，所述第一连杆的另一端通过连接板和所述第二连杆连接，所述连接板活动安装于所述吊卡主体上，所述第二连杆上活动连接所述锁闩；

相应的，所述保险机构包括保险销、保险杠杆、安全销和压缩弹簧，所述右活门中设置有活动腔，所述活动腔的两端分别通过第一通道和第二通道和外界连通，所述保险销可上下活动的设置于所述第一通道内，且所述保险销的上端面和所述内衬的下端面接触，所述保险销的下端和所述保险杠杆一端连接，所述保险杠杆可活动的设置于所述活动腔内，所述保险杠杆的另一端和所述安全销的下端连接，所述安全销可上下活动的设置于所述第二通道内，并于所述安全销上套设所述压缩弹簧；

相应的，所述保险销和所述安全销的长度分别大于所述第一通道和所述第二通道的长度，保证保险销和安全销处于最高位置时，保险销和安全销分别可以从第一通道和第二通道内凸出。

一种动力吊卡的控制方法，包括如下步骤：

向动力单元发送控制电信号，动力单元通过控制阀控制活门驱动缸和锁闩驱动缸间的先后动作，从而实现动力吊卡的打开和关闭，，同时，保险机构根据负载的有无，自动实现对锁闩保险或解除保险；

相应的，控制动力吊卡打开时，控制电信号传输给动力单元，动力单元通过换向阀控制打开位，动力源通过管线经控制阀先行驱动锁闩驱动缸动作，通过锁闩动力连杆机构将锁闩从锁闩槽内转出，当锁闩完全旋出后，锁闩驱动缸停止驱动，活门驱动缸动作，分别通过左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构带动左活门和右活门打开，左活门和右活门完全打开后，活门驱动缸停止驱动；

相应的，控制动力吊卡关闭时，控制电信号传输给动力单元，动力单元通过换向阀控制打开位，动力源通过管线经控制阀先行驱动活门驱动缸动作，分别通过左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构带动左活门和右活门关闭，左活门和右活门完全关闭后，活门驱动缸停止驱动，锁闩驱动缸动作，通过锁闩动力连杆机构将锁闩旋入锁闩槽内，当锁闩完全旋入后，锁闩驱动缸停止驱动；

相应的，动力吊卡内部有负载时，负载下压内衬，内衬的下移促使保险销下移，保险杠杆在杠杆原理作用下，带动安全销上移，凸出于右活门的安全销挡于锁闩的外侧，从而阻止锁闩意外打开，当负载被卸下，保险销所受到的下压力减小或消失，在压缩弹簧弹力的作用下，促使安全销自动缩回到第二通道内，解除对锁闩的保险作用。

本发明的有益效果为：

一方面，通过将微型动力单元直接集成在吊卡本体内，在使用中只需将一根控制电缆沿着井架连接到吊卡上，操作人员在操作室通过操控盒即可操作动力吊卡动作，有效解决了常规动力吊卡需单独使用液压源，管线数量多、吊卡动作缓慢、动力源不匹配等现象；另一方面，设置有保险机构，可自动防止锁闩的意外打开，再自动对保险进行解除，极大提高了作业的安全性。

附图说明

图1是本发明一实施例所述的动力吊卡的剖视结构示意图；

图2是本发明一实施例所述的动力吊卡的结构示意图；

图3是本发明一实施例所述的动力装置的结构示意图；

图4是本发明一实施例所述的保险机构的结构示意图；

图中：

11、吊卡主体；12、左活门；13、右活门；14、内衬；15、锁闩；

16、保险机构；161、保险销；162、保险杠杆；163、铰链销；164、安全销；165、压缩弹簧；

21、动力单元；22、控制电缆；23、操控盒；24、液压控制阀；25、活门驱动液压缸；26、锁闩驱动液压缸；

271、左活动块；272、左连杆；273、连接板；274、右活动块；275、右连杆；276、驱动块；277、第一连杆；278、第二连杆；

3、连接销。

具体实施方式

如图1、2、3所示，在本发明的一个实施例中，动力吊卡包括吊卡本体和安装于吊卡本体内的动力装置，吊卡本体包括吊卡主体11、左活门12、右活门13、内衬14、锁闩15和保险机构16，动力装置包括动力单元21、控制电缆22、操控盒23、控制阀、活门驱动缸、锁闩驱动缸和动力连杆机构；

于吊卡主体11的两端分别活动连接左活门12和右活门13，例如通过连接销3进行可转动连接，于吊卡主体11、左活门12和右活门13的内侧设置内衬14，需要特别注意的是，设置于右活门13上的内衬14存在一定可上升下降的空间，例如，可以采用滑轨的方式引导内衬14的上升和下降，鉴于该种安装方式在实际中已较为普遍，因此不过多的进行说明。于左活门12上活动连接锁闩15，例如，锁闩15通过连接销3可转动的安装于左活门12上，右活门13上同锁闩15对应设置锁闩槽，于右活门13上设置可活动的保险机构16，更为具体的，如图4所示，保险机构16包括保险销161、保险杠杆162、安全销164和压缩弹簧165，右活门13中设置有活动腔，活动腔的两端分别通过第一通道和第二通道和外界连通，保险销161可上下活动的设置于第一通道内，且保险销161的上端面和内衬14的下端面接触，保险销161的下端和保险杠杆162一端连接，保险杠杆162通过铰链销163可转动的设置于活动腔内，保险杠杆162的另一端和安全销164的下端连接，安全销164可上下活动的设置于第二通道内，并于安全销164上套设压缩弹簧165；

动力单元21是集成在吊卡本体上的微型动力单元，其可以是控制电路板，内部设置有换向阀和传感器，动力单元21通过控制电缆22和操控盒23连接，另通过管线和控制阀连接，控制阀分别和活门驱动缸和锁闩驱动缸连接，本实施例中，为了简化描述，将控制阀、活门驱动缸和锁闩驱动缸均设置为液压驱动的，即控制阀为液压控制阀24，活动驱动缸为活门驱动液压缸25，锁闩驱动缸为锁闩驱动液压缸26。活门驱动液压缸25通过动力连杆机构分别和左活门12和右活门13连接，锁闩驱动液压缸26通过动力连杆机构和锁闩15连接。更为具体的，动力连杆机构包括活门动力连杆机构和锁闩动力连杆机构，活门动力连杆机构又包括左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构。左活门动力连杆机构包括左活动块271、左连杆272和连接板273，左活动块271一端和活门驱动液压缸25的无杆腔固定端活动连接，另一端和左连杆272的一端活动连接，左连杆272的另一端通过连接板273和左活门12连接，其中，连接板273通过连接销3可转动的安装于吊卡主体11上；右活门动力连杆机构包括右活动块274和右连杆275，右活动块274一端和活门驱动液压缸25的有杆腔固定端活动连接，另一端和右连杆275的一端活动连接，右连杆275的另一端活动连接于右活门13上；锁闩动力连杆机构包括驱动块276、第一连杆277、连接板273和第二连杆278，锁闩驱动液压缸26的无杆腔端通过连接块和活门驱动液压缸25的有杆腔端进行连接，驱动块276一端和锁闩驱动液压缸26的有杆腔固定端活动连接，另一端和第一连杆277的一端活动连接，第一连杆277的另一端通过连接板273和第二连杆278连接，其中，所述连接板273即为前述用于左连杆272和左活门12连接的连接板273，第二连杆278上活动连接锁闩15。

根据本实施例所述的动力吊卡，可以得到如下控制方式：

一、控制动力吊卡打开时

1)作业人员选择操控盒23上的打开选项，电信号通过控制电缆22输送到动力单元21；

2)动力单元21通过内置的换向阀控制液压油从打开位出油；

3)液压油通过管线连接到液压控制阀24，液压控制阀24控制液压油先流入锁闩驱动液压缸26；

4)锁闩驱动液压缸26活塞杆开始缩回，锁闩驱动液压缸26有杆腔固定端带动驱动块276旋转，驱动块276带动第一连杆277动作，第一连杆277带动连接板273围绕连接销3旋转，连接板273带动第二连杆278动作，第二连杆278带动锁闩15围绕连接销3转动，直至锁闩15从锁闩槽中完全旋出；

5)液压控制阀24控制液压油后流入活门驱动液压缸25；

6)活门驱动液压缸25两端会同时带动左活动块271和右活动块274同时进行旋转，左活动块271和右活动块274分别同时带动左连杆272和右连杆275动作，左活门12和右活门13同时打开，当左活门12和右活门13完全打开后，动力单元21的内置传感器进行感应自动停止工作。

二、控制动力吊卡关闭时

1)作业人员选择操控盒23上的关闭选项，电信号通过控制电缆22输送到动力单元21；

2)动力单元21通过内置的换向阀控制液压油从关闭位出油；

3)液压油通过管线连接到液压控制阀24，液压控制阀24控制液压油先流入活门驱动液压缸25；

4)活门驱动液压缸25活塞杆开始伸出，活门驱动液压缸25两端会同时带动左活动块271和右活动块274同时进行逆向旋转，左活动块271和右活动块274分别同时带动左连杆272和右连杆275动作，左活门12和右活门13同时进行闭合动作，直至完全闭合；

5)液压控制阀24控制液压油后流入锁闩驱动液压缸26；

6)锁闩驱动液压缸26活塞杆开始伸出，锁闩驱动液压缸26有杆腔固定端带动驱动块276逆向旋转，驱动块276带动第一连杆277动作，第一连杆277带动连接板273围绕连接销3逆向旋转，连接板273带动第二连杆278动作，第二连杆278带动锁闩15围绕连接销3逆向转动，直至锁闩15完全旋入锁闩槽中，当完全旋入后，动力单元21的内置传感器进行感应自动停止工作；

7)随着内衬14上的负载(例如油管)下压，安装在右活门13上的内衬14开始向下运动，内衬14的下端面下压保险销161沿着第一通道下移，保险销161的下移带动保险杠杆162围绕铰链销163进行旋转，继而保险杠杆162的另一端带动安全销164上移，安全销164从第二通道内向上伸出一段距离，从而阻止锁闩15意外打开，当负载取下后，压缩弹簧165会促使安全销164自动缩回，保险解除。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种动力吊卡，包括吊卡本体和安装于所述吊卡本体内的动力装置，其特征在于：

所述吊卡本体包括吊卡主体、左活门、右活门、内衬、锁闩和保险机构，于所述吊卡主体的两端分别活动连接左活门和右活门，于所述吊卡主体、所述左活门和所述右活门的内侧设置内衬，于所述左活门上活动连接锁闩，所述右活门上同所述锁闩对应设置锁闩槽，于所述右活门上设置可活动的保险机构，且所述保险机构和所述内衬下端面接触；

所述动力装置包括动力单元、控制电缆、操控盒、控制阀、活门驱动缸、锁闩驱动缸和动力连杆机构，所述动力单元内部设置有换向阀和传感器，所述动力单元通过所述控制电缆和所述操控盒连接，另通过管线和所述控制阀连接，所述控制阀分别和所述活门驱动缸和所述锁闩驱动缸连接，所述活门驱动缸通过所述动力连杆机构分别和所述左活门和所述右活门连接，所述锁闩驱动缸通过所述动力连杆机构和所述锁闩连接。

2.根据权利要求1所述的一种动力吊卡，其特征在于：所述动力连杆机构包括活门动力连杆机构和锁闩动力连杆机构，所述活门动力连杆机构又包括左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构。

3.根据权利要求2所述的一种动力吊卡，其特征在于：所述左活门动力连杆机构包括左活动块、左连杆和连接板，所述左活动块一端和所述活门驱动缸活动连接，另一端和所述左连杆的一端活动连接，所述左连杆的另一端通过连接板和所述左活门连接，所述连接板活动安装于所述吊卡主体上；所述右活门动力连杆机构包括右活动块和右连杆，所述右活动块一端和所述活门驱动缸活动连接，另一端和所述右连杆的一端活动连接，所述右连杆的另一端活动连接于所述右活门上。

4.根据权利要求2所述的一种动力吊卡，其特征在于：所述锁闩动力连杆机构包括驱动块、第一连杆、连接板和第二连杆，所述驱动块一端和所述锁闩驱动缸活动连接，另一端和所述第一连杆的一端活动连接，所述第一连杆的另一端通过连接板和所述第二连杆连接，所述连接板活动安装于所述吊卡主体上，所述第二连杆上活动连接所述锁闩。

5.根据权利要求1所述的一种动力吊卡，其特征在于：所述保险机构包括保险销、保险杠杆、安全销和压缩弹簧，所述右活门中设置有活动腔，所述活动腔的两端分别通过第一通道和第二通道和外界连通，所述保险销可上下活动的设置于所述第一通道内，且所述保险销的上端面和所述内衬的下端面接触，所述保险销的下端和所述保险杠杆一端连接，所述保险杠杆可活动的设置于所述活动腔内，所述保险杠杆的另一端和所述安全销的下端连接，所述安全销可上下活动的设置于所述第二通道内，并于所述安全销上套设所述压缩弹簧。

6.根据权利要求5所述的一种动力吊卡，其特征在于：所述保险销和所述安全销的长度分别大于所述第一通道和所述第二通道的长度。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种动力吊卡的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

向动力单元发送控制电信号，动力单元通过控制阀控制活门驱动缸和锁闩驱动缸间的先后动作，从而实现动力吊卡的打开和关闭，同时，保险机构根据负载的有无，自动实现对锁闩保险或解除保险。

8.根据权利要求7所述的一种动力吊卡的控制方法，其特征在于：控制动力吊卡打开时，控制电信号传输给动力单元，动力单元通过换向阀控制打开位，动力源通过管线经控制阀先行驱动锁闩驱动缸动作，通过锁闩动力连杆机构将锁闩从锁闩槽内转出，当锁闩完全旋出后，锁闩驱动缸停止驱动，活门驱动缸动作，分别通过左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构带动左活门和右活门打开，左活门和右活门完全打开后，活门驱动缸停止驱动。

9.根据权利要求7所述的一种动力吊卡的控制方法，其特征在于：控制动力吊卡关闭时，控制电信号传输给动力单元，动力单元通过换向阀控制打开位，动力源通过管线经控制阀先行驱动活门驱动缸动作，分别通过左活门动力连杆机构和右活门动力连杆机构带动左活门和右活门关闭，左活门和右活门完全关闭后，活门驱动缸停止驱动，锁闩驱动缸动作，通过锁闩动力连杆机构将锁闩旋入锁闩槽内，当锁闩完全旋入后，锁闩驱动缸停止驱动。

10.根据权利要求7所述的一种动力吊卡的控制方法，其特征在于：动力吊卡内部有负载时，负载下压内衬，内衬的下移促使保险销下移，保险杠杆在杠杆原理作用下，带动安全销上移，凸出于右活门的安全销挡于锁闩的外侧，从而阻止锁闩意外打开，当负载被卸下，保险销所受到的下压力减小或消失，在压缩弹簧弹力的作用下，促使安全销自动缩回到第二通道内，解除对锁闩的保险作用。

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