CN112709541A - 铁钻工升降机构 - Google Patents

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CN112709541A CN202011558032.5A CN202011558032A CN112709541A CN 112709541 A CN112709541 A CN 112709541A CN 202011558032 A CN202011558032 A CN 202011558032A CN 112709541 A CN112709541 A CN 112709541A
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许月刚
柴俊卿
蒋烈
王麟
赵敏贤
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    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/16—Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness

Abstract

本发明涉及石油钻采装备技术领域，特别涉及一种铁钻工升降机构。本发明包括立柱主体、滑车总成和驱动装置，且驱动装置能够驱动滑车总成沿立柱主体长度方向相对于立柱主体移动，还包括测量系统和与测量系统电性连接的位移测量装置，位移测量装置包括第一部件和第二部件，第一部件设置在立柱主体上，第二部件设置在滑车总成上，第二部件与第一部件对应设置；且位移测量装置被配置为：第二部件相对于第一部件移动时，第一部件和第二部件能够配合检测出滑车总成在立柱主体上的移动距离。通过本发明能够在铁钻工作业时，不需要人工测量铁钻工钳体总成的升降高度，可以提高铁钻工的施工效率，以及可以降低人工成本。

Description

铁钻工升降机构
技术领域
本发明涉及石油钻采装备技术领域，特别涉及一种铁钻工升降机构。
背景技术
铁钻工是对钻具进行上扣或卸扣的先进工具，铁钻工由钳体总成、旋扣器及升降机构组成。升降机构是铁钻工的重要组成部分，升降机构能够实现垂直方向上的位移，一方面用于控制主钳和背钳对钻具进行上扣操作或卸扣操作，另一方面能够使铁钻工变得灵活，从而扩大其使用范围。
现有铁钻工的钳体总成伸到位于井眼内或位于鼠洞内的钻具旁后，需要人工测量铁钻工钳体总成的升降高度，并判断铁钻工钳体总成与钻具接头之间的高度，然后进行相应地调整，使钳体总成夹持钻具并进行上扣或卸扣作业。而在钻井作业朝着无人化、智能化发展的今天，该操作方式已经不能满足要求；并且，该操作方式会导致施工效率低、人工成本高的问题，而且现有铁钻工升降机构的结构较为复杂，制造加工困难。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中，现有铁钻工的升降机构需要工作人员配合进行作业，而导致施工效率低、人工成本高的问题，提供一种铁钻工升降机构，能够自动测量铁钻工钳体总成的升降高度。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
铁钻工升降机构，包括立柱主体、滑车总成和驱动装置，且所述驱动装置能够驱动所述滑车总成沿所述立柱主体长度方向移动，还包括测量系统和与所述测量系统电性连接的位移测量装置，所述位移测量装置包括第一部件和第二部件，所述第一部件设置在所述立柱主体上，所述第二部件设置在所述滑车总成上，所述第二部件与所述第一部件对应设置；且所述位移测量装置被配置为：所述第二部件相对于所述第一部件移动时，所述第一部件和所述第二部件能够配合检测出所述滑车总成在所述立柱主体上的移动距离。
在本发明中，通过驱动装置可以使滑车总成在立柱主体的长度方向上进行移动，也即在立柱主体的轴线方向上进行移动，进而实现铁钻工在垂直方向上的位移。本发明还包括测量系统和与测量系统电性连接的位移测量装置，位移测量装置包括设置在立柱主体上的第一部件和设置在滑车总成上的第二部件，并且在滑车总成带动第二部件在立柱主体的长度方向上移动时，可以通过第一部件和第二部件的配合检测出滑车总成在立柱主体上的移动距离。所以，在通过驱动装置使滑车总成在立柱主体上移动时，能够自动测量铁钻工钳体总成的升降高度，进而通过本发明能够在铁钻工作业时，不需要人工测量铁钻工钳体总成的升降高度，从而可以提高铁钻工的施工效率，以及可以降低人工成本。
进一步的，所述立柱主体上设置有沿所述立柱主体长度方向布置的凹部，所述第一部件安装在所述凹部的内壁上；所述滑车总成上设有连接架，所述连接架位于所述滑车总成与所述凹部相对的侧面上，所述第二部件安装在所述连接架上，且所述第二部件位于所述凹部内。
在立柱主体上设置凹部，将第一部件安装在凹部内，并使第二部件也位于凹部内，从而在驱动装置的作用下，使滑车总成带动第二部件移动，并使位移测量装置测量滑车总成在立柱主体上的移动距离时，能够尽量减少外部环境的干扰，进而可以提高位移测量装置的检测精度。并且，使第一部件与第二部件均位于凹部内，还可以使本发明的结构更加简洁。
进一步的，所述第一部件沿所述立柱主体的长度方向布置，所述第一部件包括位移传感器、上端支座和下端支座，所述上端支座位于所述凹部的上部，所述下端支座位于所述凹部的下部，所述传感器安装在所述上端支座内，所述传感器的波导管固定在所述下端支座内，且所述传感器的波导管长度方向沿所述立柱主体的长度方向设置；所述第二部件包括磁环，所述磁环套设在所述传感器的波导管上，所述磁环通过磁环固定板与所述连接架固定连接。通过位移传感器和磁环的搭配能够直接测量出滑车总成在立柱主体上的移动距离，结构简单，便于制造，是本发明位移测量装置的一种优选实施方式。
进一步的，所述第一部件包括感应块，所述感应块上具有倾斜部，且所述倾斜部沿所述立柱主体的长度方向倾斜设置；所述第二部件包括电感式接近开关，所述电感式接近开关与所述倾斜部对应设置，所述电感式接近开关通过开关支座与所述连接架固定连接。通过感应块和电感式接近开关的搭配能够测量出电感式接近开关与感应块的斜面或者曲面之间的距离，进而可以反馈出滑车总成的升降高度，是本发明位移测量装置的另一种优选实施方式。
进一步的，所述驱动装置安装在所述凹部内，所述驱动装置的下端安装在所述滑车总成上，所述驱动装置的上端设置有耳板，所述耳板上开设有通孔，所述通孔内安装有销轴，所述驱动装置的上端通过所述销轴安装在所述凹部的内壁上。
将驱动装置安装在凹部内，可以进一步使本发明的结构更加简洁，所占用的空间更小；并且，驱动装置的上端通过销轴安装在凹部的内壁上，还便于拆装和维修。
进一步的，所述耳板至少为两块，所有所述耳板间隔设置，所有所述耳板上所述通孔的轴线重合，且所述销轴的轴线与所述立柱主体的轴线相互垂直。通过上述结构，有利于保证驱动装置上端与凹部内壁之间的稳定连接，以及可以增加滑车总成在驱动装置作用下升降的稳定性。
进一步的，所述立柱主体上设置有导轨槽，所述导轨槽沿所述立柱主体的长度方向设置，所述滑车总成上设置有与所述导轨槽适配的移动组件；在所述驱动装置的作用下，所述移动组件能够在所述导轨槽中滚动或滑动。通过上述结构，在驱动装置的作用下，能够使滑车总成在立柱主体上稳定的升降。
进一步的，所述立柱主体相对的两个侧面上设置有所述导轨槽，所述移动组件包括至少两个轴承滚轮，每条所述导轨槽与至少一个所述轴承滚轮滚动配合。通过上述结构，可以进一步提高滑车总成在立柱主体上升降的稳定性。
进一步的，还包括底座，所述底座安装在所述滑车总成的下方。
进一步的，所述滑车总成与所述底座之间设置有回转组件，所述回转组件固定在所述底座上方，所述回转组件位于所述滑车总成的下方，且在所述回转组件与所述滑车总成之间通过回转支座固定连接，且所述回转支座能够通过所述回转组件绕所述回转组件的回转中心转动。通过上述结构，能够使滑车总成进行转动调节，可以进一步增加铁钻工的灵活性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、在本发明中，在通过驱动装置使滑车总成在立柱主体上移动时，通过第一部件和/或第二部件检测出滑车总成在立柱主体上的移动距离，能够自动测量铁钻工钳体总成的升降高度，进而通过本发明能够在铁钻工作业时，不需要人工测量铁钻工钳体总成的升降高度，从而可以提高铁钻工的施工效率，以及可以降低人工成本。
2、本发明的结构简单，便于加工制造。
3、通过本发明可以增加铁钻工的灵活性。
附图说明：
图1是本发明的三维结构示意图。
图2是凹部内为位移传感器和磁环的三维结构示意图。
图3是图2的主视示意图。
图4是图3的A-A剖视示意图。
图5是凹部内为感应块和电感式接近开关的三维结构示意图
图6是图5的主视示意图。
图7是图6的B-B剖视示意图。
图中标记：1-立柱主体，11-凹部，12-导轨槽，2-滑车总成，21-连接架，22-移动组件，3-驱动装置，31-耳板，32-销轴，4-位移测量装置，41-第一部件，411-位移传感器，4111-波导管，412-上端支座，413-下端支座，414-倾斜部，42-第二部件，5-磁环固定板，6-开关支座，7-底座，8-回转组件，9-回转支座，10-测量系统。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1至图7所示，本发明包括立柱主体1、滑车总成2和驱动装置3；
在本发明中，滑车总成2在驱动装置3的作用下能够沿立柱主体1的长度方向进行移动。本发明滑车总成2的具体结构不限，以及本发明立柱主体1的具体结构不限，为便于实施，可以将立柱主体1设置为矩形状结构或者圆柱状结构等，可以将滑车总成2设置为中空式的矩形状结构等。立柱主体1的长度方向是指立柱主体1的轴线方向。
为了能够在驱动装置3的作用下，使滑车总成2在立柱主体1上稳定的升降，如图1所示，本发明的立柱主体1上设置有导轨槽12，并使导轨槽12沿立柱主体1的长度方向设置，在滑车总成2上设置有与导轨槽12适配的移动组件22。从而在驱动装置3的作用下，移动组件22与导轨槽12配合，进而可以使滑车总成2在立柱主体1上进行稳定地升降。在本发明的驱动装置3作用下，滑车总成2上的移动组件22与导轨槽12之间可以滚动配合或者滑动配合。
为了可以进一步提高滑车总成2在立柱主体1上升降的稳定性，如图1、图2和图5所示，可以在立柱主体1相对的两个侧面上均设置导轨槽12，并且滑车总成2上的移动组件22可以包括至少两个轴承滚轮，使每条导轨槽12与至少一个轴承滚轮滚动配合。具体地，滑车总成2上的移动组件22可以包括四个轴承滚轮，并使四个轴承滚轮分成两组，每一组两个轴承滚轮，使每一组中的两个轴承滚轮在立柱主体1的长度方向上间隔设置，使两组轴承滚轮分别与立柱主体1两个侧面上的导轨槽12滚动配合。
本发明还包括测量系统10和与测量系统10电性连接的位移测量装置4，位移测量装置4包括第一部件41和第二部件42，第一部件41固设在立柱主体1上，第二部件42固设在滑车总成2上，第二部件42与第一部件41对应设置；且所述位移测量装置4被配置为：第二部件42相对于第一部件41移动时，所第一部件41和第二部件42能够配合检测出滑车总成2在立柱主体1上的移动距离。
在本发明中，第二部件42与第一部件41对应设置是指：滑车总成2在带动第二部件42移动的过程中，或者第二部件42处于静止的时候，第一部件41与第二部件42相对设置，并且第一部件41与第二部件42始终处于同一平面上。当然，此处所述的同一平面是指理论上的同一平面，在实际作业时，允许在精度范围内存在偏差。
为了能够提高位移测量装置4的检测精度，如图2至图7所示，本发明在立柱主体1上设置有沿立柱主体1长度方向布置的凹部11，第一部件41安装在凹部11的内壁上；在滑车总成2上设有连接架21，连接架21位于滑车总成2与凹部11相对的侧面上，第二部件42安装在连接架21上，且第二部件42位于凹部11内。
在立柱主体1上设置凹部11，将第一部件41安装在凹部11内，并使第二部件42也位于凹部11内，从而在驱动装置3的作用下，使滑车总成2带动第二部件42移动，并使位移测量装置4测量滑车总成2在立柱主体1上的移动距离时，能够尽量减少外部环境的干扰，进而可以提高位移测量装置4的检测精度。并且，使第一部件41与第二部件42均位于凹部11内，还可以使本发明的结构更加简洁。
进一步的，可以将本发明的驱动装置3安装在立柱主体1的凹部11内，如图2、图3、图5或图6所示，使驱动装置3的下端安装在滑车总成2上，在驱动装置3的上端设置有耳板31，并在耳板31上开设有通孔，在通孔内安装销轴32，并使驱动装置3的上端通过销轴32安装在凹部11的内壁上。将驱动装置3安装在凹部11内，可以进一步使本发明的结构更加简洁，所占用的空间更小；并且，驱动装置3的上端通过销轴32安装在凹部11的内壁上，还便于拆装和维修。
为了保证驱动装置3上端与凹部11内壁之间的稳定连接，以及可以增加滑车总成2在驱动装置3作用下升降的稳定性。驱动装置3上端的耳板31可以至少设置为两块，并使所有耳板31间隔设置，使所有耳板31上通孔的轴线重合，且销轴32的轴线与立柱主体1的轴线相互垂直。
在本发明中，连接架21的具体结构不限，只要能够使滑车总成2通过连接架21带动第二部件42一起移动即可。具体的，可以将连接架21设置为中空式的矩形状结构。
在本发明中，第一部件41和第二部件42的具体结构不限。具体地，如图2至图4所示，可以将第一部件41沿立柱主体1的长度方向布置，第一部件41包括位移传感器411、上端支座412和下端支座413，将上端支座412固定在凹部11的上部，将下端支座413固定在凹部11的下部，位移传感器411安装在上端支座412内，位移传感器411的波导管4111固定在下端支座413内，且位移传感器411的波导管4111长度方向沿立柱主体1的长度方向设置。此处波导管4111的长度方向是指波导管4111的轴线方向。第二部件42可以包括磁环，并将磁环套设在位移传感器411的波导管4111上，磁环通过磁环固定板5与连接架21固定连接。从而，滑车总成2在驱动装置3的作用下移动时，滑车总成2可以通过磁环固定板5带动磁环在位移传感器411的波导管4111上移动，进而可以使位移传感器411得到一个感应信号，并将该感应信号传输给测量系统10，由测量系统10计算出滑车总成2在立柱主体1上的移动距离。同时，下端支座413设置在立柱主体1凹部11的下端，还可以固定位移传感器411的波导管4111，保证在滑车总成2升降的过程中位移传感器411始终与立柱主体1保持相对静止。具体地，磁环固定板5可以设置为矩形状结构，磁环可以通过螺钉与磁环固定板5固定连接。
另外，如图5至图7所示，本发明的第一部件41还可以包括感应块，并且感应块上具有倾斜部414，且该倾斜部414沿立柱主体1的长度方向倾斜设置，所述倾斜部414可以为倾斜的曲面或者倾斜的斜面。第二部件42可以包括电感式接近开关，电感式接近开关与倾斜部414对应设置，电感式接近开关通过开关支座6与连接架21固定连接。从而，滑车总成2在驱动装置3的作用下移动时，滑车总成2可以通过开关支座6带动电感式接近开关移动，进而通过电感式开关可以得到电感式开关与感应块之间的距离信号，并将该距离信号反馈给测量系统10，由测量系统10计算出滑车总成2的升降高度。具体地，感应块可以设置为楔形块。如图所示，开关支座6可以设置为“L”形，并使开关支座6的一侧边与连接架21固定连接，开关支座6的另一侧边与电感式开关固定连接。
进一步的，为了使滑车总成2能够进行转动调节，进一步增加铁钻工的灵活性，如图1所示，本发明在滑车总成2的下方设置有底座7，滑车总成2与底座7之间设置有回转组件8，回转组件8固定在底座7上方，回转组件8位于滑车总成2的下方，在回转组件8与滑车总成2之间通过回转支座9固定连接，且回转支座9能够通过回转组件8绕回转组件8的回转中心转动。回转组件8的回转中心是指回转组件8的回转中心线。回转组件8的具体结构不限，只要能够带动回转支座9以及回转支座9上方的结构转动即可。回转支座9的结构不限，为便于实施，可以将回转支座9设置为圆盘状结构。
在本发明中，通过驱动装置3可以使滑车总成2在立柱主体1的长度方向上进行移动，进而实现铁钻工在垂直方向上的位移。本发明还包括测量系统10和与测量系统10电性连接的位移测量装置4，位移测量装置4包括设置在立柱主体1上的第一部件41和设置在滑车总成2上的第二部件42，并且在滑车总成2带动第二部件42在立柱主体1的长度方向上移动时，可以通过第一部件41和第二部件42配合检测出滑车总成2在立柱主体1上的移动距离。所以，在通过驱动装置3使滑车总成2在立柱主体1上移动时，能够自动测量铁钻工钳体总成的升降高度，进而通过本发明能够在铁钻工作业时，不需要人工测量铁钻工钳体总成的升降高度，从而可以提高铁钻工的施工效率，以及可以降低人工成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.铁钻工升降机构，包括立柱主体(1)、滑车总成(2)和驱动装置(3)，且所述驱动装置(3)能够驱动所述滑车总成(2)沿所述立柱主体(1)长度方向移动，其特征在于：
还包括测量系统(10)和与所述测量系统(10)电性连接的位移测量装置(4)，所述位移测量装置(4)包括第一部件(41)和第二部件(42)，所述第一部件(41)设置在所述立柱主体(1)上，所述第二部件(42)设置在所述滑车总成(2)上，所述第二部件(42)与所述第一部件(41)对应设置；
且所述位移测量装置(4)被配置为：所述第二部件(42)相对于所述第一部件(41)移动时，所述第一部件(41)和所述第二部件(42)能够配合检测出所述滑车总成(2)在所述立柱主体(1)上的移动距离。
2.根据权利要求1所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述立柱主体(1)上设置有沿所述立柱主体(1)长度方向布置的凹部(11)，所述第一部件(41)安装在所述凹部(11)的内壁上；所述滑车总成(2)上设有连接架(21)，所述连接架(21)位于所述滑车总成(2)与所述凹部(11)相对的侧面上，所述第二部件(42)安装在所述连接架(21)上，且所述第二部件(42)位于所述凹部(11)内。
3.根据权利要求2所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述第一部件(41)沿所述立柱主体(1)的长度方向布置，所述第一部件(41)包括位移传感器(411)、上端支座(412)和下端支座(413)，所述上端支座(412)位于所述凹部(11)的上部，所述下端支座(413)位于所述凹部(11)的下部，所述位移传感器(411)安装在所述上端支座(412)内，所述位移传感器(411)的波导管(4111)固定在所述下端支座(413)内，且所述位移传感器(411)的波导管(4111)长度方向沿所述立柱主体(1)的长度方向设置；
所述第二部件(42)包括磁环，所述磁环套设在所述位移传感器(411)的波导管(4111)上，所述磁环通过磁环固定板(5)与所述连接架(21)固定连接。
4.根据权利要求2所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述第一部件(41)包括感应块，所述感应块上具有倾斜部(414)，且所述倾斜部(414)沿所述立柱主体(1)的长度方向倾斜设置；
所述第二部件(42)包括电感式接近开关，所述电感式接近开关与所述倾斜部(414)对应设置，所述电感式接近开关通过开关支座(6)与所述连接架(21)固定连接。
5.根据权利要求2所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述驱动装置(3)安装在所述凹部(11)内，所述驱动装置(3)的下端安装在所述滑车总成(2)上，所述驱动装置(3)的上端设置有耳板(31)，所述耳板(31)上开设有通孔，所述通孔内安装有销轴(32)，所述驱动装置(3)的上端通过所述销轴(32)安装在所述凹部(11)的内壁上。
6.根据权利要求5所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述耳板(31)至少为两块，所有所述耳板(31)间隔设置，所有所述耳板(31)上所述通孔的轴线重合，且所述销轴(32)的轴线与所述立柱主体(1)的轴线相互垂直。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述立柱主体(1)上设置有导轨槽(12)，所述导轨槽(12)沿所述立柱主体(1)的长度方向设置，所述滑车总成(2)上设置有与所述导轨槽(12)适配的移动组件(22)；在所述驱动装置(3)的作用下，所述移动组件(22)能够在所述导轨槽(12)中滚动或滑动。
8.根据权利要求7所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述立柱主体(1)相对的两个侧面上设置有所述导轨槽(12)，所述移动组件(22)包括至少两个轴承滚轮，每条所述导轨槽(12)与至少一个所述轴承滚轮滚动配合。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的铁钻工升降机构，其特征在于：还包括底座(7)，所述底座(7)安装在所述滑车总成(2)的下方。
10.根据权利要求9所述的铁钻工升降机构，其特征在于：所述滑车总成(2)与所述底座(7)之间设置有回转组件(8)，所述回转组件(8)固定在所述底座(7)上方，所述回转组件(8)位于所述滑车总成(2)的下方，且在所述回转组件(8)与所述滑车总成(2)之间通过回转支座(9)固定连接，且所述回转支座(9)能够通过所述回转组件(8)绕所述回转组件(8)的回转中心转动。
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