CN113302376A - 具有某些钳口的独立关节式运动的用于升降各种尺寸管状件的升降机 - Google Patents

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CN113302376A CN201980073068.3A CN201980073068A CN113302376A CN 113302376 A CN113302376 A CN 113302376A CN 201980073068 A CN201980073068 A CN 201980073068A CN 113302376 A CN113302376 A CN 113302376A
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Abstract

一种系统,所述系统包括升降机(100)以移动管状件(38),所述升降机(100)包括两个或更多个可远程操作的闩锁(110‑140),所述闩锁可对所述升降机进行配置以搬运各种直径的管状件。所述闩锁的一部分可彼此侧向偏移,而另一部分可与相邻闩锁重叠。所述升降机可符合根据EX Zone1要求的ATEX认证或IECEx认证,其中在密封室(454)内容纳有电子器件外壳。所述升降机可相对于支撑所述升降机的连杆对(44)旋转90度以上。所述升降机可使用旋转致动器(210)来操作所述闩锁(110‑140)并旋转所述升降机(100)的所述壳体(102)。

Description

具有某些钳口的独立关节式运动的用于升降各种尺寸管状件 的升降机
技术领域
本发明总体上涉及井的钻井和井处理领域。更具体地,本发明的实施例涉及一种用于在地下操作期间操纵管状件的系统和方法。
顶驱通常用于钻井和维护操作,诸如与石油和天然气勘探有关的操作。在常规地下(例如,石油和天然气)操作中,通常利用管柱将井眼钻至期望深度,该管柱可包括钻杆和钻探井底钻具组合(BHA)。套管柱可组装并安装在井眼的新钻探部分中。在地下操作期间,可通过提升系统围绕钻机支撑和提升管柱(例如,管柱、套管柱、生产管柱、完井管柱等),以最终将管柱定位在井眼中。顶驱以及升降机和管道搬运系统可用于操纵管段和管柱以将管柱延伸到井眼中或从井眼中取出管柱。
当管柱延伸到井眼中时,管道搬运系统可借经由升降机的协助来从管道存储区域(例如,竖直或水平管道存储)到顶驱操纵管状件(例如,单支架、双支架或三支架)。管状件可连接到顶驱,该顶驱可操纵管状件以使其位于上方,然后将管状件连接到从井眼延伸的管状件短管。当从井眼中取出(或“起出”)管柱时,可通过顶驱单元将管柱提升,并且可经由顶驱将管段(例如,单支架、双支架或三支架)从管柱的近侧端部断开,并经由升降机和管道搬运系统的协助操纵到管道存储区域(例如,竖直或水平管道存储)。
然而,由于在地下操作期间可能需要各种直径的管状件,因此通常在操作期间通过用配置为容纳不同尺寸的管状件的钳口代替升降机中的闩锁钳口来对升降机进行重新配置。这种重新配置通常由钻机操作员手动执行。当需要不同尺寸的管状件时,这种重新配置升降机的手动过程会占用宝贵的钻机时间,减少对钻机时间的影响可能是有益的。
发明内容
根据本公开的一个方面,一种系统可包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定第一直径的开口;以及第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径的第二直径的开口,其中第一钳口固定地附接到第一驱动轴并且第一驱动轴旋转地附接到壳体,其中第三钳口固定地附接到第三驱动轴并且第三驱动轴旋转地附接到壳体,并且其中第一驱动轴和第三驱动轴分别使第一钳口和第三钳口围绕第一轴线独立地旋转。
根据本公开的另一方面,一种用于进行地下操作的系统可包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件,该中心孔具有中心轴线;以及连杆接口系统,该连杆接口系统配置为使壳体围绕壳体轴线旋转多达90度以上。
根据本公开的另一方面,一种用于进行地下操作的系统可包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分位于中心孔中;第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分位于中心孔中;以及电子器件外壳,该电子器件外壳位于壳体内,其中电子器件外壳配置为符合根据EX Zone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。
根据本公开的另一方面,一种用于进行地下操作的系统可包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定第一直径的开口;以及第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径的第二直径的开口;以及电子器件控制器,该电子器件控制器设置在壳体内的电子器件外壳中并且配置为控制升降机以搬运管状件。
根据本公开的另一方面,一种用于进行地下操作的系统可包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分配置为形成第一截头锥形部分,该第一截头锥形部分位于中心孔中并且包围中心孔的中心轴线,其中第一截头锥形部分限定第一直径的开口;以及第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分配置为形成第二截头锥形部分,该第二截头锥形部分位于中心孔中并且包围中心孔的中心轴线,其中第二截头锥形部分限定不同于第一直径的第二直径的开口,其中当第一闩锁处于接合位置时,第一截头锥形部分包括第一钳口与第二钳口之间的第一间隙,并且其中当第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分包括第三钳口与第四钳口之间的第二间隙,并且其中第一间隙和第二间隙平行于中心轴线,并且第一间隙相对于中心轴线从第二间隙周向偏移。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时,将更好地理解本发明的实施例的这些和其他特征、方面和优点,其中在整个附图中,相同的字符表示相同的部分,附图中:
图1至图3是根据某些实施例的具有顶驱和升降机的用于地下操作(例如,钻探井眼)的钻机的代表性示意图;
图4是根据某些实施例的升降机的代表性透视图;
图5是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有四个闩锁的升降机的代表性透视图,这些闩锁处于脱离位置;
图6是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有四个闩锁的升降机的代表性剖面透视图,这些闩锁处于各种接合位置或脱离位置;
图7是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有四个闩锁的升降机的代表性剖面透视图,这些闩锁处于接合位置;
图8A是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有四个闩锁的升降机的代表性剖视图,这些闩锁处于接合位置;
图8B是根据某些实施例的图8A中的升降机的一部分的代表性详细剖视图;
图8C是根据某些实施例的具有闩锁的替代配置的图8B所示的升降机的一部分的代表性详细剖视图;
图8D是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有四个闩锁的升降机的代表性剖视图,这些闩锁处于接合位置;
图9是根据某些实施例的与图7中的升降机类似的升降机的代表性顶视图;
图10是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有至少两个闩锁的升降机的代表性剖视图10-10,这些闩锁处于接合位置;
图11是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有四个闩锁(包括旋转致动器)的升降机的代表性剖面透视图,这些闩锁处于各种接合位置或脱离位置;
图12是根据某些实施例的与用于搬运管状件的图11中的升降机类似的升降机的代表性顶视图,这些闩锁处于接合位置;
图13是根据某些实施例的用于搬运管状件的具有至少两个闩锁的升降机的代表性剖视图13-13,这些闩锁处于接合位置;并且
图14A是根据某些实施例的用于利用升降机的除了被移除的连杆接口部件之外的部件搬运管状件的升降机的连杆接口的代表性剖面透视图。
图14B是根据某些实施例的升降机的可调节的连杆接口的代表性透视图。
图15是示出了根据某些实施例的升降机相对于连杆的旋转角度的代表性图示;
图16是根据某些实施例的具有闩锁的替代配置的升降机的代表性详细剖面透视图;
图17是根据某些实施例的图16的升降机的代表性详细剖视图17-17,其中闩锁处于接合或脱离的各个阶段;
图18是根据某些实施例的图16的升降机的代表性详细剖视图17-17,其中闩锁处于接合位置;
图19是根据某些实施例的图16的升降机的代表性详细剖视图19-19,其中闩锁处于接合位置;
图20是根据某些实施例的具有可移除保持器的升降机的连杆接口的代表性放大透视图;
图21是根据某些实施例的图20的可移除保持器的代表性分解透视图;
图22是根据某些实施例的与保持架对准的可移除保持架的代表性正视图;
图23是根据某些实施例的与保持架对准的可移除保持架的代表性透视图,其中通过可移除保持架的中心开口插入该保持架;
图24是根据某些实施例的与保持架对准的可移除保持器的代表性剖面透视图,其中通过可移除保持器的中心开口插入保持架并旋转以接合可移除保持器。
图25是根据某些实施例的升降机的壳体的代表性透视图,其中闩锁组件被移除以示出圆形重量传感器;
图26是根据某些实施例的圆形重量传感器的代表性透视图;
图27是根据某些实施例的图26的圆形重量传感器的代表性局部剖视图;
图28A是根据某些实施例的具有压力传感器的贮存器的代表性侧视图;以及
图28B是根据某些实施例的图28A的贮存器的代表性剖视图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种升降机,该升降机提供多个闩锁的远程致动以容纳各种直径的管状件(包括管状支架和管柱)并使升降机相对于连杆对(或导臂)旋转以将升降机与管状件对准。升降机包括用于在接合位置与脱离位置之间操纵闩锁的旋转致动器,其中管状件将在适当的闩锁处于接合位置时被锁住(或接合、保持等)以及在闩锁处于脱离位置时被释放。升降机还可包括用于使升降机相对于连杆旋转的旋转致动器。下面更详细地描述各种实施例的各方面。
图1是根据某些实施例的地下操作过程中的钻机10的示意图,这些实施例需要向钻机10的顶驱提供管状件并从中移除管件。在该示例中,钻机10处于钻井过程中,但当前实施例不限于钻井操作。钻机10还可用于需要操纵管状件的其他操作。钻机10具有升高的钻机钻台12和在钻机钻台12上方延伸的井架14。供带卷轴16向天车20和游车22供线18,该天车和游车配置为将各种类型的钻探装备提升到钻机钻台12上方。线18被固定到最后期限系紧锚24,并且绞车26调节线18的使用量,并因此调节给定时刻游车22的高度。在钻机钻台12的下方,管柱28向下延伸,通过表面6进入在地层8中形成的井眼30,并且通过转台32和卡瓦34(例如,动力卡瓦)相对于钻机钻台12保持静止。管柱28的一部分在钻机钻台12上方延伸,形成桩36,可向桩添加另一长度的管状件38(例如,钻杆的接头)。
由游车22提升的管状件驱动系统40可从管道搬运系统60收集管状件38,并将管状件38定位在井眼30上方。在所示的实施例中,管状件驱动系统40包括顶驱42、升降机100和将升降机联接到顶驱42的连杆对。管状件驱动系统40可配置为测量作用在管状件驱动系统40上的力,诸如扭矩、重量等。这些测量结果可被传送到用于在地下操作期间控制各种钻机系统的控制器50。例如,管状件驱动系统40可经由传感器测量作用在顶驱42上的力,这些传感器诸如应变计、陀螺仪、压力传感器、加速度计、磁传感器、光学传感器或其他传感器,它们可通信地连接到控制器50。一旦与管状件38联接,则管状件驱动系统40可将管状件38从管道搬运系统60提升,然后将所联接的管状件38朝向桩(或突出)36降低,并旋转管状件38,使得其与桩36连接并成为管柱28的一部分。图1进一步示出了联接到扭矩轨道52的管状件驱动系统40。扭矩轨道52用于平衡(例如,抵消)作用在管状件驱动系统40上的力矩(例如,倾覆力矩和/或旋转力矩),并在管柱运行或其他操作期间进一步稳定管状件驱动系统40。
钻机10进一步包括控制系统50,该控制系统配置为控制钻机10的各种系统和部件,这些系统和部件在管柱运行或起下钻操作期间夹持、升降、释放和支撑管状件38和管柱28。例如,控制系统50可基于测得的反馈(例如,来自管状件驱动系统40和其他传感器)来控制顶驱、升降机和动力卡瓦34的操作,以确保管状件38和管柱28在管柱运行操作期间被管状件驱动系统40和/或动力卡瓦34充分地夹持和支撑。控制系统50可控制辅助装备,诸如泥浆泵、机器人管道搬运装置60等。
在所示的实施例中,控制系统50可包括一个或多个微处理器和存储器。例如,控制器50可为自动化控制器,其可包括可编程逻辑控制器(PLC)。存储器是非暂态(不仅仅是信号)计算机可读介质,其可包括可由控制系统50执行的可执行指令。控制器50从管状件驱动系统40和/或检测与钻机10的操作相关联的测量反馈的其他传感器接收反馈。例如,控制器50可经由有线或无线传输从管状件驱动系统40和/或其他传感器接收反馈。基于测得的反馈,控制器50可调节管状件驱动系统40的操作(例如,增加旋转速度、增加钻压等)。控制器50还可经由有线或无线传输进行通信,以控制或监视管状件驱动系统40或升降机100。关于升降机100的配置的状态信息(例如,闩锁的配置、连杆接口位置、升降机100的取向、升降机100的位置、由升降机100保持的管状件的重量、升降机100的错误情况、升降机100内部的环境特性等)。
钻机10还可包括管道搬运系统60,该管道搬运系统配置为将管状件38(例如,单支架、双支架、三支架)从水平存储装置运输到井架14。管道搬运系统60可包括水平平台62,该水平平台可沿着升降机支撑件64、66升高或降低(图2中的箭头68)。管道搬运装置60被示出为以水平位置将管状件38输送到钻机钻台。然而,可使用其他管道搬运装置,其以从接近和低于水平取向到竖直取向的任何取向将管状件输送到钻机钻台。升降机100可使升降机100围绕轴线80远程和/或自动旋转,以在宽的取向范围内将升降机100的中心孔对准管状件38。连杆44也可围绕轴线82旋转,以增加升降机100的用于接纳管状件38的移动性。管状件38可包括箱体端部39,该箱体端部相对于管状件38的外径具有径向扩大的外径。管状件38还可具有靠近箱体端部39的部分,该部分相对于管状件38和箱体端部39的外径具有径向减小的直径。管状件38和箱体端部39的外径可彼此基本上相等或基本上不同。管状件38可具有靠近箱体端部39的部分37,该部分相对于箱体端部在径向上减小。
图2是图1所示的钻机10的另一示意图,不同之处在于顶驱42已降低并且升降机100旋转以从管道搬运装置60接纳管状件38。升降机中的一个或多个闩锁可接合管状件38(例如,通过接合箱体端部39),从而防止管状件38离开升降机100,直到闩锁脱离。如图2所示,升降机可相对于连杆44围绕轴线80旋转70,而连杆44可围绕轴线82旋转72。
图3是图2所示的钻机10的另一示意图,不同之处在于顶驱42已升高以提升管状件38并将管状件与短管36对准以用于将管状件38连接到管柱28。一旦管状件38对准短管36,则管状件驱动系统40可将管状件38降低到短管36,以用于通过钻机装备和/或人员连接到管柱28。应当理解,虽然升降机100和管状件驱动系统40在图1至图3中示出为便于在将管柱28下入井眼30的操作期间将管状件38连接到管柱28,但升降机100和管状件驱动系统40非常适合于支持其他钻机操作,诸如将管柱28从井眼30中起出(例如,反转图1至图3所示的操作),以及在钻机10操作期间支撑管柱28的重量。
应当指出的是,图1至图3的图示被有意地简化以集中于管状件驱动系统40和升降机100的操作,这将在下面更详细地描述。在井眼30的形成和准备的各个时段期间,可采用许多其他部件和工具。类似地,如本领域技术人员将理解的,井眼30的取向和环境可根据感兴趣的地层的位置和情况而广泛地变化。例如,在实践中,井眼30可包括一个或多个偏差,包括成角度走向和水平走向,而不是一般的竖直孔。类似地,虽然示出为地面(陆基)操作,但井眼30可在各种深度的水中形成,在这种情况下,顶侧装备可包括锚固或浮动平台。
图4是可旋转地附接到连杆对44的端部46的升降机100的透视图。连杆44的端部48可以可旋转地附接到顶驱40,从而将升降机100连接到顶驱42。升降机100可根据需要相对于连杆44围绕轴线80旋转,以便于搬运管状件(例如,管状件38或管柱28)。升降机100的壳体102可包括密封室106,该密封室被密封以免受与钻机10的恶劣环境相关联的流体和碎屑的影响。图4示出了将在升降机100的操作期间被安装的侧面板中的一个。升降机100还可包括多个闩锁104,该多个闩锁可使升降机100适合于具有各种直径的管状件38。该示例性管状件38具有带有直径D9的箱体端部39、带有减小的直径D10的部分37、带有直径D8的管状件38的其余部分。
闩锁104配置为支撑各种直径的管状件。如果要搬运管状件38(最大直径由升降机100支撑),则将所有闩锁104枢转到脱离位置,以允许通过升降机100的中心孔(具有轴线84)插入大直径管状件38的箱体端部39(升降机的最小直径大于箱体端部39的最大直径),直到直径减小部分37位于中心孔中。然后,可控制升降机100以将闩锁104中的一个或多个枢转到接合位置,该接合位置减小了中心孔的最小直径。在该示例中,闩锁104中的仅一个可枢转到与直径减小部分37相邻的接合位置。接合的闩锁104允许直径减小部分37自由行进穿过升降机100。然而,接合的闩锁104防止直径为D9的箱体端部穿过升降机100,因为接合的闩锁104的内径小于箱体端部39的外径D9。由于接合的闩锁104接合箱体端部39并防止其穿过升降机100,因此管状件驱动系统40然后可升高和降低管状件38。当需要直径较小管状件38时,可将更多的闩锁104枢转到接合位置,以接合较小管状件38的箱体端部39的较小直径D9。枢转到接合位置的附加闩锁形成穿过与较小管状件38接合的闩锁104的开口的较小内径。图4示出了处于接合位置的一个闩锁,而其他三个闩锁104(各自包括钳口对)处于脱离位置。
图5是用于搬运管状件38(包括搬运管柱28)的具有四个闩锁的升降机100的透视图。升降机100包括壳体102、用于使壳体围绕轴线80枢转的连杆接口222、224以及用于管理穿过升降机100的开口的直径的多个闩锁110、120、130、140。间隔环108位于升降机100的中心孔中,并限定允许通过升降机100的管状件38的最大直径。闩锁110、120、130、140顺序地减小允许通过升降机100的管状件38的最大直径。每个闩锁110、120、130、140包括可旋转地附接到壳体102的钳口对。第一闩锁110包括钳口110a、110b。第二闩锁120包括钳口120a、120b(请注意,钳口120a未示出,并且附图标记指示钳口120a的总体位置。第三闩锁130包括钳口130a、130b。第四闩锁140包括钳口140a、140b。闩锁110、120、130、140被示出为处于脱离位置,其中钳口对枢转离开中心孔中的管状件38。钳口对中的每个钳口都位于中心孔的相对侧上。因此,钳口110a、120a、130a、140a可定位在中心孔的左侧(相对于连杆接口222),而钳口110b、120b、130b、140b位于中心孔的右侧。第一闩锁110(具有钳口110a、110b)枢转到接合位置,以将最大直径管状件38捕获在升降机100内。闩锁120、130、140顺序地枢转到接合位置,以捕获直径越来越小的管状件38。一旦已通过连杆44中的开口插入了升降机支撑件402,则连杆保持器400可以可移除地附接以将连杆44保持到升降机支撑件402。当安装时,连杆保持器400可防止从升降机100移除连杆,直到连杆保持器脱离。对连杆保持器400的更详细讨论在下面参考图20至图24给出。
图6是用于搬运管状件38的具有四个闩锁的升降机100的剖面透视图。为了讨论的目的,已移除了壳体102的外部部分。壳体102可符合根据防爆危险区(EX Zone)1要求的ATEX和/或IECEx认证。ATEX是用于控制爆炸性环境的两个欧洲指令的通用名称:1)指令99/92/EC(也称为“ATEX 137”或“ATEX工作场所指令”),关注改善可能受到爆炸性环境威胁的工人的健康及安全防护的最低要求。2)指令94/9/EC(也称为“ATEX 95”或“ATEX装备指令”),关注成员国有关潜在爆炸性环境中使用的装备及保护系统的法律的近似。因此,如本文所用,“获得ATEX认证”表示制品(诸如升降机100)满足针对EX Zone 1环境的两个规定指令ATEX 137和ATEX 95的要求。IECEx为自愿体系,它提供了国际认可的证明符合IEC标准的手段。IEC标准在许多国家批准计划中使用,因此,IECEx认证可用于支持国家合规性,在大多数情况下无需额外测试。因此,如本文所用,“获得IECEx认证”表示制品(诸如升降机100)符合针对EX Zone 1环境在IEC标准中定义的要求。
因此,升降机100的密封室106内的外壳150配置为满足根据EX Zone 1要求的ATEX和IECEx认证的标准。液压发电机154可经由管线156接收加压的液压流体以驱动发电机154,该发电机可产生电能,以用于为电路(诸如电子处理器和可编程逻辑控制器PLC)供电并将电能存储在电存储装置152中。存储装置152被示为连接到外壳150,但存储装置152也可设置在外壳150内,其中发电机经由导体158联接到外壳150和存储装置152。存储装置152可以是存储电能的电池,但它也可以是电容器组件,其将电容器组件中的电容性装置联接在一起以提供电能存储,如果升降机100断电(例如,发电机故障、到达发电机的加压的液压流体损失),电能存储可使升降机运行至少5秒。由存储装置152提供的至少5秒的不间断电源UPS能力假定在断电期间没有发生连接操作。存储装置152可提供电力以使升降机100运行多达10秒、多达15秒、多达20秒、多达25秒、多达30秒、多达40秒、多达50秒、多达60秒、多达2分钟、多达15分钟、多达30分钟、或30分钟以上。由于电池需要根据EX Zone 1要求(或标准)进行额外的测试,因此电容器组件可大大提高升降机100获得ATEX和IECEx认证的能力。
再次参考图6,示例性升降机100示出了处于接合位置的第一闩锁110和第二闩锁120,而第三闩锁130和第四闩锁140处于脱离位置。旋转致动器212、214、216、218联接到相应的闩锁110、120、130、140。旋转致动器操作以将每个闩锁110、120、130、140的钳口对旋转进出接合位置。未示出将旋转致动器联接到相应的闩锁110、120、130、140的一些连杆机构,但本领域的普通技术人员将认识到缺少操作每个闩锁110、120、130、140的钳口对所必需的连杆机构。旋转致动器212通过连杆机构232联接到钳口110a、110b。钳口110a、110b通过相应的驱动轴可旋转地附接到壳体。旋转驱动轴使相应的钳口相对于壳体102并且相对于升降机100的中心孔旋转。连杆机构232联接到钳口110a、110b的驱动轴,使得当操作旋转致动器212时,连杆机构使钳口110a围绕其相应驱动轴沿与钳口110b围绕其相应驱动轴旋转的方向相反的方向旋转。因此,为了将闩锁操作到接合位置,旋转致动器212可操作连杆机构232,使得钳口110a、110b朝向彼此旋转,直到它们处于接合位置并接合间隔环108(参见图5和图8A)。为了将闩锁操作到脱离位置,旋转致动器212可操作连杆机构232,使得钳口110a、110b远离彼此旋转,直到它们位于脱离位置,如图5所示。
旋转致动器214通过连杆机构234联接到钳口120a、120b。钳口120a、120b通过相应的驱动轴可旋转地附接到壳体。旋转驱动轴使相应的钳口相对于壳体102并且相对于升降机100的中心孔旋转。连杆机构234联接到钳口120a、120b的驱动轴,使得当操作旋转致动器214时,连杆机构使钳口120a围绕其相应驱动轴沿与钳口120b围绕其相应驱动轴旋转的方向相反的方向旋转。因此,为了将闩锁操作到接合位置,旋转致动器214可操作连杆机构234,使得钳口120a、120b朝向彼此旋转,直到它们处于接合位置并且接合钳口110a、110b的一部分。为了将闩锁操作到脱离位置,旋转致动器214可操作连杆机构234,使得钳口120a、120b远离彼此旋转,直到它们位于脱离位置,如图5所示。
类似地,旋转致动器216可操作以通过连杆机构236将钳口130a、130b旋转进出接合位置。旋转致动器218可操作以通过连杆机构238将钳口140a、140b旋转进出接合位置。
第一驱动轴162固定地附接到钳口110a,第二驱动轴164固定地附接到钳口110b,第三驱动轴166固定地附接到钳口120a,并且第四驱动轴168固定地附接到钳口120b。第一驱动轴162和第三驱动轴166沿着轴线90可旋转地附接到壳体102,并使相应的钳口围绕轴线90旋转。第一驱动轴162和第三驱动轴166也沿着轴线90彼此相邻,并且沿着轴线90侧向间隔开。因此,当钳口110a和钳口120a处于接合位置时,钳口120a的与第三驱动轴166相邻的部分不与钳口110a重叠。然而,当钳口110a和钳口120a处于接合位置时,钳口120a的接合部分与钳口110a的接合部分重叠并接合。
类似地,第二驱动轴164和第四驱动轴168沿轴线92可旋转地附接到壳体102,并且使相应的钳口围绕轴线92旋转。第二驱动轴和第四驱动轴也沿轴线92彼此相邻,并且沿着轴线92侧向间隔开。当钳口110b和钳口120b处于接合位置时,钳口120b的与第四驱动轴168相邻的部分不与钳口110b重叠。然而,当钳口110b和钳口120b处于接合位置时,钳口120b的接合部分与钳口110b的接合部分重叠并接合。
旋转致动器216通过连杆机构236联接到钳口130a、130b。钳口130a、130b通过相应的驱动轴可旋转地附接到壳体。旋转驱动轴使相应的钳口相对于壳体102并且相对于升降机100的中心孔旋转。连杆机构236联接到钳口130a、130b的驱动轴,使得当操作旋转致动器216时,连杆机构使钳口130a围绕其相应驱动轴沿与钳口130b围绕其相应驱动轴旋转的方向相反的方向旋转。因此,为了将闩锁操作到接合位置,旋转致动器216可操作连杆机构236,使得钳口130a、130b朝向彼此旋转,直到它们处于接合位置并且接合钳口120a、120b的一部分。为了将闩锁操作到脱离位置,旋转致动器216可操作连杆机构236,使得钳口130a、130b远离彼此旋转,直到它们被定位在脱离位置,如图5和图6所示。
旋转致动器218通过连杆机构234联接到钳口140a、140b。钳口140a、140b通过相应的驱动轴可旋转地附接到壳体。旋转驱动轴使相应的钳口相对于壳体102并且相对于升降机100的中心孔旋转。连杆机构238联接到钳口140a、140b的驱动轴,使得当操作旋转致动器218时,连杆机构使钳口140a围绕其相应驱动轴沿与钳口140b围绕其相应驱动轴旋转的方向相反的方向旋转。因此,为了将闩锁操作到接合位置,旋转致动器218可操作连杆机构238,使得钳口140a、140b朝向彼此旋转,直到它们处于接合位置并且接合钳口130a、130b的一部分。为了将闩锁操作到脱离位置,旋转致动器218可操作连杆机构238,使得钳口140a、140b远离彼此旋转,直到它们位于脱离位置,如图5所示。
第一驱动轴162固定地附接到钳口110a,第二驱动轴164固定地附接到钳口110b,第三驱动轴166固定地附接到钳口120a,第四驱动轴168固定地附接到钳口120b,第五驱动轴172固定地附接到钳口130a,第六驱动轴174固定地附接到钳口130b,第七驱动轴176固定地附接到钳口140a,并且第八驱动轴178固定地附接到钳口140b。
第一驱动轴162和第三驱动轴166沿着轴线90可旋转地附接到壳体102,并使相应的钳口围绕轴线90旋转。第一驱动轴162和第三驱动轴166也沿着轴线90彼此相邻,并且沿着轴线90侧向间隔开。当钳口110a和120a处于接合位置时,钳口120a的与第三驱动轴166相邻的部分不与钳口110a重叠。然而,当钳口110a和钳口120a处于接合位置时,钳口120a的接合部分与钳口110a的接合部分重叠并接合。
第二驱动轴164和第四驱动轴168沿着轴线92可旋转地附接到壳体102,并使相应钳口围绕轴线92旋转。第二驱动轴164和第四驱动轴168也沿着轴线92彼此相邻,并且沿着轴线92侧向间隔开。当钳口110b和钳口120b处于接合位置时,钳口120b的与第四驱动轴168相邻的部分不与钳口110b重叠。然而,当钳口110b和钳口120b处于接合位置时,钳口120b的接合部分与钳口110b的接合部分重叠并接合。
第五驱动轴172和第七驱动轴176沿着轴线94可旋转地附接到壳体102,并使相应钳口围绕轴线94旋转。第五驱动轴172和第七驱动轴176也沿着轴线94彼此相邻,并且沿着轴线94侧向间隔开。当钳口130a和140a处于接合位置时,钳口140a的与第七驱动轴176相邻的部分不与钳口130a重叠。然而,当钳口130a和钳口140a处于接合位置时,钳口140a的接合部分与钳口130a的接合部分重叠并接合。
第六驱动轴174和第八驱动轴178沿着轴线96可旋转地附接到壳体102,并使相应钳口围绕轴线96旋转。第二驱动轴和第四驱动轴也沿轴线96彼此相邻,并且沿着轴线96侧向间隔开。当钳口130b和钳口140b处于接合位置时,钳口140b的与第四驱动轴178相邻的部分不与钳口130b重叠。然而,当钳口130b和钳口140b处于接合位置时,钳口140b的接合部分与钳口130b的接合部分重叠并接合。
当操作闩锁110、120、130、140时,第一闩锁110在其他闩锁120、130、140之前旋转到接合位置。第二闩锁120可在第一闩锁110被致动到接合位置之后并且在其他闩锁130、140被致动之前旋转到接合位置。第三闩锁130可在第一闩锁110和第二闩锁120被致动到接合位置之后并且在另一闩锁140被致动之前旋转到接合位置。第四闩锁140可在第一闩锁110、第二闩锁120和第三闩锁130被致动到接合位置之后旋转到接合位置。在所有四个闩锁均处于接合位置的情况下(如图7中可见),升降机100配置有穿过接合的闩锁110、120、130、140的最小直径开口。随着闩锁110、120、130、140的每个连续闭合,穿过闩锁的开口的最小直径减小。相反,当闩锁以相反的顺序从接合位置顺序地旋转到脱离位置时,穿过闩锁的开口的最小直径增大。这允许对升降机100重新进行配置以搬运具有宽范围直径的管状件38。升降机可由控制器50和/或外壳150中的处理器基于传感器日期自动重新配置,和/或由控制器50和/或外壳150中的处理器基于用户输入手动配置。
现在参考图7,除了分别操作闩锁110、120、130、140的旋转致动器212、214,216、218之外,升降机100还可包括旋转致动器210,该旋转致动器用于使升降机壳体102相对于连杆44旋转。旋转致动器210可固定地附接到壳体102,并且致动器210的驱动轴通过连杆机构230联接到连杆接口222、224。当旋转致动器210旋转时,其驱动轴驱动联接件230并操作以使连杆接口222、224相对于壳体102一起旋转。连杆接口222可包括设置在第一连杆44的相对侧上的成角度凸缘对226a、226b,并且连杆接口224可包括设置在第二连杆44的相对侧上的成角度凸缘对228a、228b。当连杆接口222、224响应于旋转致动器210的致动而相对于壳体102旋转时,成角度凸缘226a、226b、228a、228b接合第一连杆和第二连杆44,从而使升降机100相对于连杆44旋转。连杆接口系统220(其包括图14A中所示的项)可使升降机从垂直于连杆44的纵向轴线86的位置旋转+/-95度。这等效于当升降机100通过其完整旋转而旋转时至少190度的可能旋转。请注意,连杆接口系统220在下面参考图14A更详细地描述。
图8A是与图7所示的升降机类似的升降机100的中心剖视图。该剖面一般位于升降机100的中心并且垂直于轴线80。图8A示出了当处于接合位置时,闩锁110、120、130、140如何彼此接合,以分配当将管状件38悬挂在升降机100上时引起的压缩力。当管状件38(或管柱28)与闩锁140的钳口140a、140b接合时,压缩力54、56沿对角线向下穿过堆叠闩锁(如箭头54、56所示)传输到壳体102。闩锁110、120、130、140的这种堆叠可减小作用在闩锁110、120、130、140上的侧向力,并且允许闩锁110、120、130、140采用较轻的重量设计,从而减小了升降机100的总重量。当闩锁顺序地旋转到脱离位置时,则穿过升降机100的开口直径会增大,从而允许由升降机100搬运较大的管状件38。当闩锁110、120、130、140顺序地脱离时,保持在接合位置的闩锁会承载管状件38的负载,并如箭头54、56所示将负载沿对角线方向向下通过其余的接合闩锁传输到壳体102。
壳体102的中心孔74可具有带有最大直径D1和最小直径D2的锥形孔。锥形孔不是必需的,但锥度可帮助将管状件38的端部引导到中心孔74中。应当理解,中心孔74可以不是锥形的,使得直径D1等于直径D2。然而,优选地,中心孔74为锥形。间隔环108可定位在壳体102与闩锁110、120、130、140之间,以在壳体102与闩锁110、120、130、140之间提供压缩接口。间隔环108可包括内表面360、外表面362、顶表面366和接合表面364。内表面360可朝向中心轴线84成锥形,这也将管状件38引导通过由闩锁110、120、130、140产生的升降机100进入可变直径的开口。间隔环108将压缩力从闩锁110、120、130、140传输到壳体102。压缩力54、56可通过压缩传感器188、189传输到壳体102,该压缩传感器可测量由管状件38施加到升降机100的压缩力。应当理解,可根据需要使用任意数量的压缩传感器188、189来测量由管状件38施加的压缩力。
该升降机100,其中壳体处于基本上水平取向,可配置为支撑重量高达1180公吨(约1300短吨)、或高达1134公吨(约1250短吨)、或高达1189公吨(约1200短吨)、或高达907公吨(约1000短吨)、或高达680公吨(约750短吨)、或高达454公吨(约500短吨)、或高达318公吨(约350短吨)、或高达227公吨(约250短吨)的管状件。升降机100可配置为在水平取向与竖直取向之间操纵管状件38,其中管状件38的重量高达3000kg(约3短吨)。因此,当升降机100的闩锁110、120、130、140中的一个或多个与定位在水平取向的管状件搬运系统(例如,系统60)上的管状件38接合时,升降机100可接合管状件38,将管状件38从搬运系统(例如,系统60)上的水平取向提升,并随管道38一起旋转到竖直取向,以使管状件38能够连接到管柱28。升降机100还配置为当其在搬运系统上从竖直取向到水平取向从管柱28断开时操纵管状件38。密封件370可在壳体102与间隔环108之间密封,以最小化(或防止)流体和碎屑进入壳体102与间隔环108之间的空间。传感器188、189还可结合有密封件,这些密封件使流体和碎屑进入壳体102与间隔环108之间的空间最小化(或防止流体和碎屑进入)。优选的是使进入该空间的流体和碎屑最小化,从而减少从传感器188、189进行准确读数的可能性。应当理解,通过密封该空间使其免受流体和碎屑的侵害,其他益处也是可能的。
升降机100可容纳最大直径逐渐小于间隔环108中的开口的直径D3的管状件38,该开口限定在接合表面364和内表面360的相交处。应当理解,间隔环108的内表面360可平行于管状件38而不是成锥形,如图8A所示。因此,直径D3可等于直径D2。另外,中心孔74可具有与管状件38平行的内表面,其中直径D2等于直径D1。管状件38的箱体端部39在间隔环108的开口与管状件38之间应具有足够的空隙,以便于管状件38通过开口移动。一旦通过间隔环的开口(以及因此升降机100的开口)接纳了箱体端部39(图8A中未示出),则第一闩锁110可从脱离位置旋转到接合位置。
第一闩锁110的每个钳口110a、110b包括接合部分114、118,该接合部分包括侧向部分112、116和锥形部分113、117。第二闩锁120的每个钳口120a、120b包括接合部分124、128,该接合部分包括侧向部分122、126和锥形部分123、127。第三闩锁130的每个钳口130a、130b包括接合部分134、138,该接合部分包括侧向部分132、136和锥形部分133、137。第四闩锁140的每个钳口140a、140b包括接合部分144、148,该接合部分包括侧向部分142、146和锥形部分143、147。每个闩锁的侧向部分与处于接合位置的其他闩锁的侧向部分重叠。如图8A所示,当闩锁处于接合位置时,每个闩锁的锥形部分与相邻闩锁的锥形部分接合。
钳口110a、110b可分别通过作用在驱动轴162、164上的致动器212旋转到位。钳口110a、110b可分别包括附接部分180、181和接合部分114、118。图8A中未示出附接部分180、181,因为它们存在于当前剖视图中未示出的升降机100的另一半中。然而,附接部分的相对位置由附图标记180、181指示。附接部分180、181是钳口110a、110b的将钳口附接到相应驱动轴162、164的部分。接合部分114、118是钳口110a、110b的在处于接合位置时与间隔环108接合的部分。侧向部分112、116将锥形部分113、117连接到附接部分180、181,以形成相应的钳口110a、110b。锥形部分113、117通过接合表面364将压缩力54、56传递到间隔环108。锥形部分113、117的底表面可成锥形以匹配间隔环108的内表面360的锥度。
钳口120a、120b可分别通过作用在驱动轴166、168上的致动器214旋转到位。钳口120a、120b可分别包括附接部分182、183和接合部分124、128。附接部分182、183是钳口120a、120b的将钳口附接到相应驱动轴166、168的部分。接合部分124、128是钳口120a、120b的在处于接合位置时与第一闩锁110的接合部分114、118接合的部分。侧向部分122、126将锥形部分123、127连接到附接部分182、183,以形成相应的钳口120a、120b。锥形部分123、127通过锥形部分113、117和间隔环108的接合表面364将压缩力54、56传递到间隔环108。锥形部分123、127的底表面可成锥形,以便于管状件38进入升降机开口。
钳口130a、130b可分别通过作用在驱动轴172、174上的致动器216旋转到位。钳口130a、130b可分别包括附接部分184、185和接合部分134、138。图8A中未示出附接部分184、185,因为它们存在于当前剖视图中未示出的升降机100的另一半中。然而,附接部分的相对位置由附图标记184、185指示。附接部分184、185是钳口130a、130b的将钳口附接到相应驱动轴172、174的部分。接合部分134、138是钳口130a、130b的在处于接合位置时与第二闩锁120的接合部分124、128接合的部分。侧向部分132、136将锥形部分133、137连接到附接部分184、185,以形成相应的钳口130a、130b。锥形部分133、137通过锥形部分113、117、123、127和间隔环108的接合表面364将压缩力54、56传递到间隔环108。锥形部分133、137的底表面可成锥形,以便于管状件38进入升降机开口。
钳口140a、140b可分别通过作用在驱动轴176、178上的致动器218旋转到位。钳口140a、140b可分别包括附接部分186、187和接合部分144、148。附接部分186、187是钳口140a、140b的将钳口附接到相应驱动轴176、178的部分。接合部分144、148是钳口140a、140b的在处于接合位置时与第三闩锁130的接合部分134、138接合的部分。侧向部分142、146经由接头149a、149b(参见图9)将锥形部分143、147连接到附接部分186、187,以形成相应的钳口140a、140b。锥形部分143、147通过锥形部分113、117、123、127、133、137和间隔环108的接合表面364将压缩力54、56传递到间隔环108。锥形部分143、147的底表面可成锥形,以便于管状件38进入升降机开口。
当闩锁处于接合位置时,每个钳口对的锥形部分可形成相应闩锁的截头锥形部分。因此,锥形部分113、117可形成闩锁110的截头锥形部分,其与间隔环108的截头锥形内表面364接合。锥形部分123、127可形成闩锁120的截头锥形部分,其与闩锁110的截头锥形部分接合。锥形部分133、137可形成闩锁130的截头锥形部分,其与闩锁120的截头锥形部分接合。锥形部分143、147可形成闩锁140的截头锥形部分,其与闩锁130的截头锥形部分接合。
如图8A中可见,钳口的侧向部分可基本上彼此平行,并且当钳口处于接合位置时可彼此重叠。钳口的附接部分可在沿着中心轴线84位于不同纵向位置的侧向部分与位于相同纵向位置的驱动轴对之间提供接口。例如,驱动轴162、166(参见图6)围绕同一轴线90旋转,并且因此沿着中心轴线84处于相同的纵向位置。驱动轴164、168(参见图6)围绕同一轴线92旋转,因此沿中心轴线84处于相同的纵向位置。在图6至图8A的实施例中,轴线90和92沿着轴线84处于相同的纵向位置。类似地,轴线94和96沿着轴线84处于相同的纵向位置。然而,轴线90和92的纵向位置可不同于轴线94和96的纵向位置。
另外,轴线90和92位于中心轴线84的相对侧上,并且可与中心轴线84间隔开基本上相同的第一距离。然而,在其他实施例中,轴线90与中心轴线84之间的距离可不同于轴线92与中心轴线84之间的距离。轴线94和96位于中心轴线84的相对侧上,并且可与中心轴线84间隔开基本上相同的第二距离。然而,在其他实施例中,轴线94与中心轴线84之间的距离可不同于轴线96与中心轴线84之间的距离。从轴线90或92到中心轴线84的相同的第一距离优选地小于从轴线94或96到中心轴线84的相同的第二距离。
如上面所指出的,壳体102的中心孔74可具有带有最大直径D1和最小直径D2的锥形孔。间隔环108可具有最小直径D3,该最小直径限定了穿过闩锁的开口88的最小直径,并且限定了当所有闩锁110、120、130、140都处于脱离位置时可被接纳到升降机100中的管状件38的最大直径。当闩锁110处于接合位置时,穿过闩锁的开口88的最小直径为直径D4。直径D4限定了当闩锁110被接合并且闩锁120、130、140脱离时可被接纳到升降机100中的管状件38的最大直径。直径D4还限定了当闩锁110接合时可由闩锁110保持的箱体端部39的最小直径D9。当闩锁120处于接合位置时,穿过闩锁的开口88的最小直径为直径D5。直径D5限定了当闩锁110、120被接合并且闩锁130、140被脱离时可被接纳到升降机100中的管状件38的最大直径。直径D5还限定了当闩锁120接合时可由闩锁120保持的箱体端部39的最小直径D9。当闩锁130处于接合位置时,穿过闩锁的开口88的最小直径为直径D6。直径D6限定了当闩锁110、120被接合并且闩锁130、140被脱离时可被接纳到升降机100中的管状件38的最大直径。直径D6还限定了当闩锁130接合时可由闩锁130保持的箱体端部39的最小直径D9。
当闩锁140处于接合位置时,穿过闩锁的开口88的最小直径为直径D7。直径D7限定了当闩锁140被接合时可由闩锁140保持并且因此由升降机100保持的箱体端部39的最小直径D9。在闩锁110、120、130、140的每种配置中,管状件38的箱体端部39应大于开口88的最小直径,并且管状件38的径向减小部分37应小于开口的最小直径。例如,当所有闩锁110、120、130、140都处于接合位置时,箱体端部39的直径D9大于直径D7,而直径D10小于直径D7。因此,当闩锁140脱离时,由于箱体端部39的直径D9小于被接合的闩锁130的直径D6,因此可穿过升降机100的开口88插入管状件38。当箱体端部39穿过升降机100时,闩锁140然后可被接合以将开口88的直径从直径D6减小到直径D7,这将防止箱体端部39通过升降机100返回,因为直径D7小于直径D9。取决于期望的配置,当适当的闩锁与彼此脱离的其他闩锁接合时,该操作对于越来越大直径的管状件38将类似地执行。
图8B是图8A中的区域8B的更详细视图。图8B提供了处于接合位置的钳口130b、140b的部分的更好的视图。升降机100的每个钳口包括与针对钳口140b所示的部分和表面类似的部分和表面。钳口140b包括将接合部分148连接到其相应驱动轴的附接部分187。附接部分187可通过机械接头149b机械地联接到接合部分148。机械接头149b允许在接合部分148和附接部分187之间具有一定的机械游隙,从而防止(或至少最小化)当闩锁140与管状件接合时施加到闩锁140的力通过接合部分148传输到附接部分187以及通过相应驱动轴传输到壳体102。这可确保由管状件38施加到升降机100的基本上所有的力都传输到间隔环108和压力传感器188、189(或圆形重量传感器480,参见图25至图28B)。升降机100的每个钳口110、120、130、140中都可包含类似的接头。接合部分148可包括侧向部分146和锥形部分147,其中侧向部分146经由接头149b将附接部分187联接到锥形部分147。锥形部分147被指示为钳口140b的由从远侧表面248延伸到锥形部分147过渡到侧向部分146的点的箭头所限定的部分。侧向部分146被指示钳口140b的由从锥形部分147与侧向部分146之间的过渡点延伸到侧向部分146与附接部分187部分之间的过渡点(即,接头149b)的箭头所限定的部分。
如上面所指出的,当闩锁处于接合位置时,每个钳口对的锥形部分可形成相应闩锁的截头锥形部分。图8B示出了构成闩锁130的钳口对130a、130b中的单个钳口130b的部分。钳口130b的锥形部分137可形成闩锁130的截头锥形部分的圆周部分。图8B还示出了构成闩锁140的钳口对140a、140b中的单个钳口140b的部分。钳口140b的锥形部分147可形成闩锁140的截头锥形部分的圆周部分。当闩锁140、130处于接合位置时,锥形部分147接合锥形部分137。
钳口140b包括侧向部分146的顶表面240,该顶表面在过渡表面242处过渡到锥形部分147的凹形内表面244。内表面244在接合边缘246处过渡到远侧表面248。凹形内表面244从过渡表面242到接合边缘246朝向中心轴线84成锥形。每个钳口的凹形内表面244和接合边缘246配置为接合管状件38(例如,箱体端部39),并且可允许在相邻闩锁的最小直径之间的范围内的各种直径的管状件,而无需重新配置闩锁。凹形内表面244可允许管状件38的制造公差的变化。当箱体端部39沿着凹形内表面244的任何点接合时,管状件的重量通过接合的闩锁的接合部分传输到间隔环108。远侧表面248也是凹形的,并形成锥形表面,该锥形表面与凹形表面244以与不同的角度从中心轴线84成锥形。
远侧表面248可从接合边缘246到底边缘250远离中心轴线84成锥形。远侧表面248在底边缘250处过渡到凸形外表面252。外表面252配置为互补地接合钳口130b的凹形内表面244。外表面252在过渡表面254处过渡到侧向部分146的底表面256。在该实施例中,钳口140b、130b的侧向部分146、136分别基本上彼此平行并且在纵向上间隔开。侧向部分146、136之间的纵向空间引导压缩力56以最小的压缩力通过锥形部分147、137传输,该最小压缩力由所接合的管状件施加到升降机100,将被分别引导通过侧向部分146、136、通过接头149b、139b、通过附接部分187、185,并且通过相应的驱动轴引导到壳体。接头149b、139b允许在侧向部分146、136与接合部分148、138之间具有机械游隙,以防止(或至少最小化)压缩力通过附接部分148、138传输到壳体。然而,在其他实施例中,侧向部分146、136可彼此接合,从而允许更多的压力56通过侧向部分146、136传输。
图8C是当观察图8A中的区域8B时,升降机100的替代配置的详细剖视图。钳口140b和130b类似于图8B所示的钳口,不同之处在于侧向部分可更厚并且锥形部分147、137可具有附加的接合表面。侧向部分146的顶表面240在过渡表面242处过渡到锥形部分147的凹形内表面244,该过渡表面可类似于图8B中所示的钳口140b的过渡表面242。然而,钳口130b的过渡表面242与图8B中的钳口130b的过渡表面242明显不同。钳口140b的过渡表面254在钳口140b的底部中形成周向凹部。钳口130b的过渡表面242形成与钳口140b的周向凹部254接合的周向脊。钳口140b和130b的接合可在相邻钳口140b与130b之间提供附加的接合表面。应当注意,钳口110b的过渡表面254可包括与间隔环108上的周向脊接合的周向凹部,或者钳口110b的过渡表面254可形成为无周向凹部。同样,钳口的侧向部分可基本上彼此平行并且在纵向上间隔开,类似于图8B所示的配置。然而,除了锥形部分的接合之外,侧向部分也可交替地彼此接合。
图8D类似于图8A所示的升降机100,不同之处在于闩锁110、120可具有与图8A所示的那些不同的配置。关于图8A的描述适用于图8D,不同之处在于闩锁110、120的特定结构差异。图8A中的闩锁110可用于接合管状件38的箱体端部39,其中闩锁110形成截头锥形接合部分,该截头锥形接合部分具有锥形的内表面244和外表面252。然而,对于带凸缘的套管管状件38,管状件38的顶端可包括相对于管状件38的主体不成锥形的直角凸缘(或与钻探管状件38相比至少具有显著减小的锥度)。因此,图8D所示的闩锁110可用于接合套管管状件38的直角凸缘。请注意,钳口110b的表面242被示为在钳口110b的顶表面与内表面244之间的基本上直角过渡。当闩锁110处于接合位置时,它可与钳口110a、110b的内表面244形成圆柱形接合部分,从而当管状件38与升降机100接合时,形成与管状件38大致平行的圆柱形表面。如图所示,接合部分的外表面252可为锥形,以与间隔环108的倾斜的内表面364交界。钳口110b的表面254将外表面252过渡到钳口110b的下表面。闩锁110可用于使套管管状件38与直角凸缘接合,并且闩锁120、130、140可配置为使管状件38与箱体端部39接合,该箱体端部具有在管状件38主体和箱体端部39之间延伸的锥形表面。通过使钳口120a、120b的表面254、252互补地形成为分别与钳口110a、110b的表面242、244接合,可修改闩锁120以适应闩锁110的不同结构配置。应当理解,其他闩锁120、130、140也可配置为容纳在一端具有直角凸缘的管状件38。闩锁110、120、130、140可通过选择性地旋转进出接合位置而如上所述地操作。这些闩锁110、120、130、140可配置有如图8C所示和所述的接合脊和凹部,其中闩锁110配置为具有直角接合表面,而没有脊242,而闩锁120配置为没有凹部254。
图9是与图7中的升降机类似的升降机的顶视图,不同之处在于图9仅示出处于接合位置的顶部两个闩锁130、140。为了清楚起见,移除了下部闩锁110、120,对闩锁110、120的一些引用除外。关于闩锁130、140的讨论也可类似地应用于闩锁110、120。在图9的两侧示出了壳体102的一部分,其指示了闩锁130、140到壳体102的旋转附接点。
闩锁130包括钳口130a、130b,其中每个钳口130a、130b分别固定地附接到驱动轴172、174,该驱动轴可旋转地附接到壳体102。如上所述,驱动轴172、174可通过联接件236围绕轴线94、96旋转76、78,该联接件可联接到旋转致动器,以使驱动轴172、174一起但以相反方向旋转,如上所述。应当理解,驱动轴172、174可独立于驱动轴176、178旋转。驱动轴172、174各自延伸穿过壳体102的壁392,在那里密封件382、384分别最小化(或防止)流体和/或碎屑进入壳体102内的室106,在该室中可容纳致动器、联接件和控制器。钳口130a包括附接部分184、接头139a、侧向部分132和锥形部分133。钳口130b包括附接部分185、接头139b、侧向部分136和锥形部分137。当闩锁130旋转到接合位置时,锥形部分133、137形成截头锥形部分,其中锥形部分133、137的每一个形成截头锥形部分的圆周部分,在部分133、137之间形成间隙264。该间隙264可具有可为大约10mm的宽度W3。应当理解,如果锥形部分133、137在升降机100的操作期间彼此邻接,则宽度W3有时可接近于零。然而,间隙264可在闩锁130在接合位置与脱离位置之间旋转期间提供空隙,并且当闩锁与管状件38接合时,空隙允许泥浆和其他流体通过升降机100排出。间隙264可位于将闩锁130的截头锥形部分二等分的平面274中。平面274可由轴线80和84两者限定。应当理解,将闩锁130的截头锥形部分二等分的平面274可平行于轴线80并且相对于轴线84成角度。这可形成锥形部分133、137相对于轴线84成角度面。还应理解,间隙264可具有沿着间隙274的纵向长度增加或减小的宽度W3。
闩锁140包括钳口140a、140b,其中每个钳口140a、140b分别固定地附接到驱动轴176、178,该驱动轴可旋转地附接到壳体102。如上所述,驱动轴176、178通过联接件238围绕轴线94、96旋转76、78,该联接件可联接到旋转致动器,以使驱动轴176、178一起但以相反方向旋转,如上所述。驱动轴176、178各自延伸穿过壳体102的壁394,在那里密封件386、388分别最小化(或防止)流体和/或碎屑进入壳体102内的室106,在该室中可容纳致动器、联接件和控制器。钳口140a包括附接部分186、接头149a、侧向部分142和锥形部分143。钳口140b包括附接部分187、接头149b、侧向部分146和锥形部分147。当闩锁140旋转到接合位置时,锥形部分143、147形成截头锥形部分,其中锥形部分143、147的每一个形成截头锥形部分的圆周部分,在部分143、147之间形成间隙266。该间隙266可具有可为大约10mm的宽度W4。应当理解,如果锥形部分144、148在升降机100的操作期间彼此邻接,则宽度W4有时可接近于零。然而,间隙266还可在闩锁140在接合位置与脱离位置之间旋转期间提供空隙。间隙266可位于将闩锁140的截头锥形部分二等分的平面276中。平面276可由轴线80和84两者限定。应当理解,将闩锁140的截头锥形部分二等分的平面276可平行于轴线80并且相对于轴线84成角度。这可形成锥形部分143、147相对于轴线84成角度面。还应理解,间隙266可具有沿着间隙276的纵向长度增加或减小的宽度W4。
应当理解,闩锁110、120(其未示出)可包括分别具有宽度W1、W2的间隙260、262,并且可分别位于平面270、272中。宽度W1、W2可为大约10mm。应当理解,如果在升降机100的操作期间锥形部分113、117或123、127彼此邻接,则宽度W1或W2有时可接近于零。然而,间隙260和262可在相应闩锁110、120在接合位置与脱离位置之间旋转期间提供空隙,并且当闩锁与管状件38接合时,该空隙允许泥浆和其他流体通过升降机100排出。平面270、272可由轴线80、84两者限定,或者它们可平行于轴线80并相对于轴线84成角度。这会形成锥形部分113、117和123、127相对于轴线84的成角度面。还应理解,间隙260可具有沿着平面270的纵向长度增加或减小的宽度W1。还应理解,间隙262可具有沿着平面272的纵向长度增加或减小的宽度W2。
图10是图9的升降机100的剖视图,其中闩锁130、140处于接合位置。可以看出,当这些闩锁130、140处于接合位置时,闩锁140的锥形部分143、147与闩锁130的锥形部分133、137接合。锥形部分133、137形成具有宽度W3的间隙264的闩锁130的截头锥形部分。锥形部分143、147形成具有宽度W4的间隙266的闩锁140的截头锥形部分。在该配置中,间隙264、266彼此对准并且位于均由轴线80、84限定的相应平面274、276中。闩锁130的截头锥形部分具有最小直径D6。闩锁140的截头锥形部分具有最小直径D7。
图11是具有分别由旋转致动器212、214、216、218操作的四个闩锁110、120、130、140的升降机100的剖面透视图。已操作致动器212来将闩锁钳口110a、110b旋转到接合位置。因此,致动器212经由联接件232使驱动轴162、164旋转,从而使钳口110a、110b旋转到接合位置。锥形部分113、117形成闩锁110的截头锥形部分。联接件232可包括固定地连接到旋转致动器的转子的驱动齿轮300,齿轮300可联接到齿轮302,该齿轮联接到齿轮304。齿轮304可固定地附接到驱动轴164,该驱动轴在齿轮304旋转时旋转。齿轮304也可经由连杆306联接到杆臂308。杆臂308可固定地附接到驱动轴162。当齿轮304沿一个方向旋转时,连杆306操作以使杆臂308移动,从而使驱动轴162沿相反方向旋转。
将其他旋转致动器214、216、218分别联接到闩锁120、130、140的联接件234、236、238可类似于联接件232,或者根据需要它们可以是不同的,以使每个钳口对120a、120b、130a、130b、140a、140b中的钳口以相反方向旋转,以使钳口对在接合位置与脱离位置之间旋转。在图11中,钳口对120a、120b、130a、130b、140a、140b被示出为处于脱离位置。在图11中也可以看出,一个钳口(例如,130b)上的延伸的圆周脊242如何与相邻钳口(例如,140b)上的圆周凹部254接合。
另外,旋转致动器212、214、216、218可包括附接到相应致动器的传感器192、194、196、198,传感器提供旋转致动器在任何时间的旋转位置。因此,通过将位置信息发送到控制器(例如,50),可以高度确定性确定闩锁110、120、130、140的位置。由于驱动闩锁的驱动轴被密封到壳体102,在那里它们延伸穿过壳体102的壁,那么位置传感器192、194、196、198受到保护,不受壳体102的密封室106的外部存在的恶劣液体和碎屑的影响。
图11的升降机100类似于图6中的升降机100,不同之处在于闩锁110、120、130、140的截头锥形部分中的间隙与相邻闩锁的截头锥形部分中的间隙不对准。可以看出,当闩锁140接合在截头锥形部分143、147之间时的间隙将在接合位置从截头锥形部分133、137之间的间隙周向偏移。其他闩锁110、120具有相应的间隙160、162,这些间隙也可从闩锁的其他间隙周向偏移。
图12是与图11中用于搬运管状件的升降机类似的升降机100的顶视图,其中闩锁130、140处于接合位置。为了清楚起见,移除了下部闩锁110、120,对闩锁110、120的一些引用除外。关于闩锁130、140的讨论也可类似地应用于闩锁110、120。在图12的两侧示出了壳体102的一部分,其指示了闩锁130、140到壳体102的旋转附接点。
闩锁130包括钳口130a、130b,其中每个钳口130a、130b分别固定地附接到驱动轴172、174,该驱动轴可旋转地附接到壳体102。如上所述,驱动轴172、174可通过联接件236围绕轴线94、96旋转76、78,该联接件可联接到旋转致动器,以使驱动轴172、174一起但以相反方向旋转,如上所述。应当理解,驱动轴172、174可独立于驱动轴176、178旋转。驱动轴172、174各自延伸穿过壳体102的壁392,在那里密封件382、384分别最小化(或防止)流体和/或碎屑进入壳体102内的室106,在该室中可容纳致动器、联接件和控制器。钳口130a包括附接部分184、接头139a、侧向部分132和锥形部分133。钳口130b包括附接部分185、接头139b、侧向部分136和锥形部分137。当闩锁130旋转到接合位置时,锥形部分133、137形成截头锥形部分,其中锥形部分133、137的每一个形成截头锥形部分的圆周部分,在部分133、137之间形成间隙264。该间隙264可具有宽度W3。应当理解,如果锥形部分133、137在升降机100的操作期间彼此邻接,则宽度W3有时可接近于零。然而,间隙264还可在闩锁130在接合位置与脱离位置之间旋转期间提供空隙。间隙264可位于将闩锁130的截头锥形部分二等分的平面274中。平面274可平行于轴线84并且相对于轴线80以周向偏移量286成角度。应当理解,将闩锁130的截头锥形部分二等分的平面274可相对于轴线80成角度并且相对于轴线84成角度。这可形成锥形部分133、137相对于轴线84的成角度面并且从轴线80周向偏移。还应理解,间隙264可具有沿着间隙274的纵向长度增加或减小的宽度W3。
闩锁140包括钳口140a、140b,其中每个钳口140a、140b分别固定地附接到驱动轴176、178,该驱动轴可旋转地附接到壳体102。如上所述,驱动轴176、178通过联接件238围绕轴线94、96旋转76、78,该联接件可联接到旋转致动器,以使驱动轴176、178一起但以相反方向旋转,如上所述。驱动轴176、178各自延伸穿过壳体102的壁394,在那里密封件386、388分别最小化(或防止)流体和/或碎屑进入壳体102内的室106,在该室中可容纳致动器、联接件和控制器。钳口140a包括附接部分186、接头149a、侧向部分142和锥形部分143。钳口140b包括附接部分187、接头149b、侧向部分146和锥形部分147。当闩锁140旋转到接合位置时,锥形部分143、147形成截头锥形部分,其中锥形部分143、147的每一个形成截头锥形部分的圆周部分,在部分143、147之间形成间隙266。该间隙266可具有宽度W4。应当理解,如果锥形部分144、148在升降机100的操作期间彼此邻接,则宽度W4有时可接近于零。然而,间隙266还可在闩锁140在接合位置与脱离位置之间旋转期间提供空隙。间隙266可位于将闩锁140的截头锥形部分二等分的平面276中。平面276可平行于轴线84并且相对于轴线80以周向偏移量288成角度。应当理解,将闩锁140的截头锥形部分二等分的平面276可相对于轴线80成角度并且相对于轴线84成角度。这可形成锥形部分143、147相对于轴线84的成角度面并且从轴线80周向偏移。还应理解,间隙266可具有沿着间隙276的纵向长度增加或减小的宽度W4。
应当理解,闩锁110、120(其未示出)可包括分别具有宽度W1、W2的间隙260、262,并且可分别位于平面270、272中。平面270、272可分别平行于轴线84并且相对于轴线80以周向偏移量286、288成角度,或者平面270、272可相对于轴线80成角度并且相对于轴线84成角度。这可形成锥形部分113、117和123、127相对于轴线84的成角度面并与轴线80周向偏移。还应理解,间隙260可具有沿着平面270的纵向长度增加或减小的宽度W1。还应理解,间隙262可具有沿着平面272的纵向长度增加或减小的宽度W2。
图13是图9的升降机100的剖视图,其中闩锁130、140处于接合位置。可以看出,当这些闩锁130、140处于接合位置时,闩锁140的锥形部分143、147与闩锁130的锥形部分133、137接合。锥形部分133、137形成具有宽度W3的间隙264的闩锁130的截头锥形部分。锥形部分143、147形成具有宽度W4的间隙266的闩锁140的截头锥形部分。在该配置中,间隙264、266彼此周向偏移。闩锁130的截头锥形部分具有最小直径D6。闩锁140的截头锥形部分具有最小直径D7。
钳口130a、130b、140a、140b类似于图8C的剖视图中的钳口130b、140b进行配置,其中钳口140a、140b的周向凹部242接合钳口130a、130b的周向脊254。图13中的钳口的配置还包括在侧向部分142、132之间以及在侧向部分146、136之间的最小间隙(如果有的话)。然而,如果需要,在侧向部分之间可存在间隙。
另外,图13中的钳口130a、130b、140a、140b的配置说明,附接部分184(未示出)和186彼此平行并且一般在同一平面内,并且附接部分185(未示出)和187彼此平行并且一般在同一平面内。在附接部分与侧向部分之间的过渡处,定律从较厚的附接部分向较窄的侧向部分过渡,该较窄的侧向部分允许相邻的侧向部分彼此重叠,如同附接部分184、186和附接部分185和187不彼此重叠一样。
应当理解,每个钳口对110a-b、120a-b、130a-b、140a-b均可具有凸/凹配合特征,其中凸配合特征位于钳口对中的一个钳口上,而凹配合特征位于钳口对中的另一钳口上。当钳口对110a-b、120a-b、130a-b、140a-b处于接合位置时,凸配合特征可接合凹配合特征。凸配合特征与凹配合特征的接合可在由升降机100保持管状件38时,为被推开的钳口对提供额外的阻力。例如,凸配合特征可为螺栓,而凹配合特征可为孔,其中当钳口对处于接合(或闭合)位置时,螺栓与孔接合。另外,凸配合特征可为脊,而凹配合特征可为凹槽,其中当钳口对处于接合(或闭合)位置时,脊与凹槽接合。
图14A是用于搬运管状件38的升降机100的连杆接口220的剖面透视图,为清楚起见,移除了升降机的其他部件。连杆接口系统220用于使升降机100的壳体102相对于连杆对44旋转,该连杆包括连杆轴线86。连杆接口系统220可包括旋转致动器210,该旋转致动器包括主体208和驱动轴160、170。驱动轴160、170可经由联接件230联接到相应的连杆接口222、224。连杆接口222、224中的每一个可配置为将连杆44中的一个相对于轴线80与相应的连杆接口222、224保持在固定的方位角关系。
连杆接口222可包括成角度凸缘226a、226b,该成角度凸缘跨接相应连杆44,以防止连杆接口222与相应连杆44之间的任何基本旋转移动。因此,即使在连杆接口222与相应连杆44之间发生一些较小的旋转,连杆接口222也相对于轴线80旋转地固定在连杆轴线86的方位角位置处。成角度凸缘226a、226b与相应连杆44的接合可使壳体102相对于轴线80旋转。
连杆接口224可包括成角度凸缘228a、228b,该成角度凸缘跨接相应连杆44,以防止连杆接口224与相应连杆44之间的任何基本旋转移动。因此,即使在连杆接口224与相应连杆44之间发生一些较小的旋转,连杆接口224也相对于轴线80旋转地固定在连杆轴线86的方位角位置处。成角度凸缘228a、228b与相应连杆44的接合可使壳体102相对于轴线80旋转。连杆接口222、224配置为一起旋转以作用于连杆对44中的每个连杆44,该连杆将升降机100联接到顶驱42(或其他提升机构)以使壳体102相对于连杆44旋转。
驱动轴160可经由固定到驱动轴160的驱动轴接口341和齿轮342联接到连杆接口222。齿轮342可联接到齿轮344,该齿轮经由轴349可旋转地固定到齿轮346。轴349可延伸穿过壳体102的壁并在该壁处密封,以允许将旋转致动器210和传感器190、340设置在密封室106中,从而将它们与闩锁的恶劣环境分开。齿轮344和346可连接到位置传感器340,以检测施加到连杆接口222的旋转,并将该位置数据发送到控制器,以用于确定壳体102相对于连杆44的方位角取向。另选地或除此之外,位置传感器190可联接到驱动轴160,以确定并报告驱动轴160的旋转位置,控制器(例如,50)可使用该旋转位置来确定壳体102相对于连杆44的取向。齿轮346可联接到齿轮348,该齿轮可旋转地固定到连杆接口222。因此,旋转驱动轴160,使齿轮348旋转,这使连杆接口222相对于壳体102旋转,从而使壳体102相对于连杆轴线86旋转。由于联接件230,驱动轴160的旋转方向确定壳体102相对于连杆轴线86的旋转方向。
驱动轴170可经由固定到驱动轴170的驱动轴接口351和齿轮352联接到连杆接口224。齿轮352可联接到齿轮354,该齿轮经由轴359可旋转地固定到齿轮356。轴359可延伸穿过壳体102的壁并在该壁处密封,以允许将旋转致动器210和传感器190、340设置在密封室106中,从而将它们与闩锁的恶劣环境分开。齿轮356可联接到齿轮358,该齿轮可旋转地固定到连杆接口224。因此,旋转驱动轴170,使齿轮358旋转,这使连杆接口224相对于壳体102旋转,从而使壳体102相对于连杆轴线86旋转。由于联接件230,驱动轴170的旋转方向确定壳体102相对于连杆轴线86的旋转方向。由于驱动轴160和170的旋转相同,因此齿轮348和358使连杆接口222、224沿相同方向旋转。
图14B是连杆接口222的代表性透视图,该连杆接口是连杆接口对222、224中的一个。连杆接口对222、224可接合连杆对44,以允许升降机相对于连杆44倾斜。连杆接口222配置为支撑连杆44的各种直径。通过延伸或缩回成角度凸缘226a、226b(分别参见箭头296a、296b),可调整空隙L2以容纳各种直径的连杆44。如图7所示,连杆44可在连杆44的端部处接合连杆保持器400。成角度凸缘226a、226b可跨接连杆44的与连杆44的端部间隔开的部分。该部分的直径可在不同的连杆44之间变化。通过调整空隙L2,成角度凸缘226a、226b可紧贴连杆44,以最小化连杆接口220与连杆44之间的游隙。
成角度凸缘226a、226b中的每一个均可包括主体290的一部分可分别插入其中的凹部294a、294b。可通过拧紧紧固件292将成角度凸缘226a、226b固定到主体290,这可防止成角度凸缘226a、226b相对于主体290移动(箭头296a、296b)。为了减小空隙L2,可松开紧固件292,使成角度凸缘226a、226b远离主体290延伸。由于成角度凸缘226a、226b朝向彼此成角度,因此延伸将减小成角度凸缘226a、226b之间的空隙L2。为了扩大空隙L2,可松开紧固件292,使成角度凸缘226a、226b朝向主体290缩回。由于成角度凸缘226a、226b朝向彼此成角度,因此缩回将扩大成角度凸缘226a、226b之间的空隙L2。类似地,连杆接口224还可包括可移动的成角度凸缘226a、226b、228a、228b。如图中可见,连杆接口222、224可分别包括可移动的成角度凸缘226a、226b、228a、228b,如图14B所示,或者连杆接口222、224可分别包括成角度凸缘226a、226b、228a、228b,它们与连杆接口222、224成一体,如图14A所示。
图15示出了壳体102(以及因此升降机100)相对于连杆轴线86(以及因此连杆44)的旋转移动。壳体102的中心轴线84可相对于连杆轴线86围绕轴线80逆时针旋转旋转角度A2,并且相对于连杆轴线86围绕轴线80顺时针旋转旋转角度A3。A2可用–(负)度表示,诸如–102度,而A3可用+(正)度表示,诸如+102度。
角度A2可在“0”度至–95度的范围内。角度A3可在“0”度至+102度的范围内。因此,弧A1可在204度的范围内(即,从–102度到+102度)。因此,壳体102可相对于连杆轴线86围绕轴线80在–102度与+102度之间旋转。壳体102可旋转+/-4度、+/-8度、+/-12度、+/-16度、+/-20度、+/-24度、+/-28度、+/-32度、+/-36度、+/-40度、+/-44度、+/-48度、+/-52度、+/-56度、+/-60度、+/-64度、+/-68度、+/-72度、+/-76度、+/-80度、+/-84度、+/-88度、+/-92度、+/-95度、+/-96度、+/-100度和+/-102度。
图16示出了具有闩锁的升降机的详细剖面透视图,闩锁一般配置为图11中的闩锁110、120、130、140,具有用于接合相邻闩锁的延伸的脊和凹部,以及相邻闩锁之间的旋转偏移间隙。然而,图16中的升降机示出了用于相应钳口110a-110b、120a-120b、130a-130b、140a-140b的锁定件322a-322b、324a-324b、326a-326b、328a-328b,该锁定件将每个钳口的侧向部分112、116、122、126、132、136、142、146保持到每个钳口的相应附接部分180、181、182、183、184、185、186、187。现在将描述用于钳口110a的锁定件,其描述通常可应用于其他钳口110b、120a-120b、130a-130b、140a-140b。
钳口110a包括具有凸唇310的侧向部分112,该凸唇可插入到附接部分180中的凹部312中。锁定件322a可延伸穿过钳口,其中凹部312跨接唇部310。锁定件可旋转以将侧向部分112固定到附接部分180,或者可旋转以将侧向部分112从附接部分180释放。锁定件322a可具有在第一位置具有较小宽度而在第二位置具有较宽宽度的特征。旋转锁定件322a使特征在第一位置与第二位置之间旋转。当特征处于较小宽度位置时,侧向部分112可从附接部分180移除或插入到附接部分中。当特征处于较宽宽度位置时,侧向部分112可固定到附接部分180,以防止唇部310从凹部312移除。然而,锁定件322a可配置为允许在唇部310和凹部312之间具有一定的相对轴向运动,从而防止(或至少最小化)当闩锁110处于接合位置并且管状件38与闩锁110接合时施加到闩锁的力经由唇部310与凹部312的接合而通过侧向部分112传输到附接部分180。这可减小在升降机100的操作期间驱动轴162承受的力。为了从附接部分180移除侧向部分112(以及因此移除接合部分114),可使锁定件322a脱离,以允许将唇部310从凹部312移除。
图17示出了如由图16所示的剖面线17-17所指示的升降机100的剖视图。区段17-17一般在驱动轴166、168、176、178的大致中心点处朝向升降机100的后部。因此,未示出大多数前闩锁110、130,仅示出了附接部分182、183、186、187的大约一半。然而,图17提供了锁定件324a-324b与刚好在间隔环108外部安装到壳体102的支座320a-320b的相互作用的视图。当闩锁围绕其相应轴线旋转到接合位置时,由旋转致动器施加在闩锁上的旋转力可高达10公吨(即,约11美国短吨)。当闩锁处于接合位置时,作用在闩锁上的这种持续力会引起升降机100对所接合的管状件38(诸如钻柱)的重量进行测量。支座320a-320b可安装在升降机100中。支座可位于间隔环108的外部并附接到壳体102。可调整每个支座320a-320b的高度,使得当接合闩锁120时,锁定件322a-322b分别接合支座320a-320b,从而可将10公吨的旋转力通过支座320a-b而不是通过间隔环108传输到壳体102。因此,由所接合的管状件38施加到所接合的闩锁的任何附加重量可通过间隔环108传输到壳体,并且可确定管状件38的重量的更精确的测量。代替压缩传感器188、189,可使用圆形重量传感器480来测量由升降机100保持的管状件38的重量。圆形重量传感器480将在下面关于图25至图28B更详细地描述。
图18示出了如由图16所示的剖面线17-17所指示的升降机100的另一剖视图。然而,在该配置中,所有闩锁110、120、130、140都处于接合位置。施加到闩锁120、140的旋转力可分别通过锁定件328a-328b传输到锁定件324a-324b,然后传输到支座320a-320b。未示出,但与闩锁120、140类似,施加到闩锁110、130的旋转力可分别通过锁定件326a-326b传输到锁定件322a-322b,然后传输到类似于支座320a-320b的附接到壳体的支座。
图19示出了如由图16所示的剖面线19-19所指示的升降机100的剖视图。区段19-19一般位于升降机100的中心。该视图示出了保持机构330a。杆332a可连接到轴338a的一个端部,而凸轮334a附接在轴338a的相对端部处。当杆332a旋转时,凸轮334a旋转以使凸轮334a与间隔环108中的凹槽336a接合或脱离。当凸轮334a与凹槽336a接合时,防止间隔环从升降机100移除。当凸轮334a从凹槽336a脱离时,允许间隔环从升降机100移除。第二保持机构330b也可用于允许或防止间隔环108从升降机100移除。杆332b可连接到轴338b的一个端部,而凸轮334b附接在轴338b的相对端部处。旋转杆332b使凸轮334b旋转并使凸轮334b与间隔环108中的凹槽336b接合或脱离。当凸轮334b与凹槽336b接合时,防止间隔环从升降机100移除。当凸轮334b从凹槽336b脱离时,允许间隔环从升降机100移除。
应当理解,通过旋转相应的轴338a、338b,可将凸轮334a、334b旋转到接合或脱离位置。通过使用工具将旋转力施加到轴338a、338b,可手动旋转轴338a、338b。另选地或除此之外,当相邻钳口旋转到它们的接合位置时,凸轮334a、334b可通过相应的杆332a、332b旋转到接合位置。因此,如果在部署升降机100时凸轮334a尚未旋转到其接合位置,则将钳口110a、120a中的任一个旋转到其接合位置可接合杆332a并将凸轮334a旋转到其接合位置。另外,如果在部署升降机100时凸轮334b尚未旋转到其接合位置,则将钳口110b、120b中的任一个旋转到其接合位置可接合杆332b并将凸轮334b旋转到其接合位置。以这种方式,可通过接合钳口来迫使凸轮334a、334b进入其接合位置,以确保在升降机100操作期间锁定环108的保持。
图20是升降机100的与连杆44中的一个交接的一部分的放大透视图。一旦升降机支撑件402已通过连杆44中的开口插入,则连杆保持器400可以可移除地附接以将连杆44保持到升降机支撑件402。当安装时,连杆保持器400可防止从升降机100移除连杆,直到连杆保持器脱离。
图21是如图5所指示的在支撑件402处可移除地附接到升降机100的连杆保持器400的透视图。图21所示的连杆保持器400的示例包括保持架420和可移除装置410。保持架420可包括安装凸缘425,该安装凸缘具有安装孔424,以用于利用紧固件(未示出)将保持架420固定到支撑件402。然而,保持支撑件420可通过诸如焊接、粘结等的其他附接手段附接到支撑件402,只要附接手段将保持支撑件420固定到支撑件402并且不干扰连杆保持器400的操作。保持架420可包括从安装凸缘延伸的保持特征422,该安装凸缘具有从保持特征422的相对侧延伸的凸部426。凸部426与安装凸缘425之间的间隙428可具有长度L1,该长度为操作连杆保持器400提供必要的空隙。
可移除装置410可包括第一板404和通过紧固件416可滑动地连接到第一板404的第二板406。可通过设置在第一板404与第二板406之间的偏置装置408将第一板和第二板彼此偏置开。偏置装置408将第二板406推向紧固件416的端部。第一板404和第二板406可具有开口412,该开口互补地成形为允许保持架420的凸部426穿过开口412。开口412要求可移除装置410与凸部426的形状对准,以允许可移除装置410将凸部426接纳到开口412中(参见图22)。当凸部426和开口412对准时,第一板404可接合安装凸缘425。然而,由于偏置装置408将第一板404和第二板406彼此推开,因此可移除装置410不能相对于凸部426(和保持特征422)旋转,因为安装凸缘425到第二板406的相对侧的距离大于间隙428。
图23示出了安装到保持架420上的可移除装置410,其中经由压缩手柄418向第二板406施加压缩力,从而压缩弹簧418并将从安装凸缘425到第二板406的相对侧的距离减小至小于间隙428。在该配置中,凸部426位于第二板406的相对侧上方,并且可移除保持器410可如箭头430所示旋转以使凸部426与凹部414对准。在凸部426与凹部414对准的情况下,可释放施加到压缩手柄418的压缩力,并且偏置装置408将再次推动第一板404和第二板406彼此远离,从而迫使凸部426进入凹部414。在凸部426位于凹部414中的情况下,可移除装置410被阻止进一步旋转,从而将可移除装置410固定到保持架420。
图24是连杆保持器400的剖视图,其中凸部426位于凹部414中。应当理解,凸部可为各种形状和尺寸,只要开口412以适当的空隙匹配那些形状和尺寸,并且旋转到固定位置是可能的。
图25示出了具有连杆接口系统230的升降机,该连杆接口系统可包括与图14B所示的连杆接口222类似的连杆接口222、224,该连杆接口具有可调节的成角度凸缘226a、226b。图25还示出了具有延伸的手柄418的连杆保持器400,该延伸的手柄可包括用于改善操作者对手柄418的抓握和操纵的开口。
图25是升降机100的壳体102的代表性透视图,其中升降机100的闩锁组件被移除以观察定位在升降机100的中心周围的圆形重量传感器480。间隔环108(未示出)可安装在该圆形重量传感器上方,并将升降机100中捕获的管状件34的重量传递到圆形重量传感器480。在升降机100的操作中,闩锁在处于闭合位置时将接合间隔环108,并且通过间隔环108,将捕获的管状件34的重量传递到圆形重量传感器480。
图26是圆形重量传感器480的代表性透视图。当圆形重量传感器480安装在升降机100中时,支撑环460接合升降机壳体102。接合环470与支撑环460可滑动地且密封地接合,从而在它们之间形成密封室454(参见图27)。加注口462可用于为密封室454加注不可压缩流体(例如,石油)。保持环464可用于防止接合环470从支撑环460脱离,其中紧固件466用于将保持环464固定到支撑环460。接合环470被允许相对于支撑环460和保持环464浮动。出口端口450可用于将圆形重量传感器480连接到贮存器500,该圆形重量传感器可测量通过接合环470施加到密封室454的压力。
图27是图26的圆形重量传感器480的沿着剖面线27-27的代表性局部剖视图。出口端口450可包括具有内部流动通道452的压力配件,该内部流动通道在贮存器500与密封室454之间提供流体和压力连通。出口端口450的压力配件可被拧入(或以其他方式附接到)支撑环460的钻孔453。流动通道476可在钻孔453与密封室454之间提供流体和压力连通。加注口462可用于为密封室454加注不可压缩流体(例如,石油)。当室454充满不可压缩流体时,可在加注口462安装塞子以防止不可压缩流体的损失。
当安装时,支撑环460的底表面472可接合升降机100的壳体102。一个或多个对准销468可用于确保圆形重量传感器480与壳体102正确对准。接合环470的顶表面478可接合间隔环108。因此,当重量从升降机的闩锁传递到间隔环108时,那么间隔环108将该重量经由顶表面478传递到接合环470。紧固件466可用于将保持环464附接到支撑环460。当为密封室454进行加注时,将接合环470远离支撑环460升高以接合保持环464。可在接合环470的下部内表面与支撑环460的上部内表面之间形成间隙L3。这在接合环470与支撑环460之间形成了作为密封室454的体积。密封件458可用于大体上防止密封室454与外部环境之间的流体连通。然而,允许通过出口端口450到贮存器500的流体连通。密封件474可用于将圆形重量传感器480密封到壳体102,从而在升降机100操作时防止(或至少最小化)工作流体和碎屑的进入。
图28A是具有压力传感器510的贮存器500的代表性侧视图。图28B是图28A所示的贮存器500的代表性剖视图。贮存器500可经由连接在贮存器500的入口端口512与圆形重量传感器480的出口端口450之间的流动通道(未示出)与圆形重量传感器480的密封室454进行流体和压力连通。因此,当压缩力作用在圆形重量传感器480的顶表面478上时,包含在密封室454内的不可压缩流体上的压力可变化。增大的压缩力可增大密封室454中的压力,而减小的压缩力可减小密封室454中的压力。包含在密封室454内的不可压缩流体可将密封室454中的压力变化传送到贮存器500中的室520。贮存器500可包括与室520进行压力连通的压力传感器510。
贮存器500可包括主体区段516,该主体区段的每一端可通过顶盖514、底盖506和密封件518密封。顶盖514可包括具有活塞504的钻孔526,该活塞经由密封件528密封地接合钻孔526。活塞504的一个端部可与室520进行压力和流体连通,而活塞504的另一端部可与室502进行压力和流体连通。活塞504还可经由密封件530密封地接合主体516的内表面532。偏置装置508可设置在活塞504与底端盖506之间,以提供针对活塞504的偏置力。室502可经由流动通道522与外部环境524进行流体连通。因此,当活塞504压缩偏置装置508时,由于流动通道522,室502中的压力保持与外部环境524相等。偏置装置508在室520中的压力增大时,允许活塞504沿着内表面532朝向底盖506移动,以及在室520中的压力减小时,允许活塞504沿着内表面532朝向顶盖514移动。
在操作中,当将圆形重量传感器480安装在升降机100中时,支撑环460的底表面472可接合壳体102,并且接合环470的顶表面478可接合间隔环108。当管状件34被升降机100捕获时,管状件34的重量可从升降机100的闩锁传递到间隔环108,该间隔环然后可通过圆形重量传感器480将管状件的重量传递到壳体102(参见图8A)。作用在顶表面478上的重量可增大密封室454中不可压缩流体的压力。增大的压力可被传送到贮存器500中的室520,在室中,增大的压力可作用于活塞504上,从而使活塞504朝向底端盖506移动,从而增大室520的体积。压力传感器510可(连续地、随机地或周期性地等)感测室中的压力,并且可经由有线或无线通信将压力传感器数据传送到钻机控制器。如果作用在顶表面478上的重量减小,则密封室454中的不可压缩流体上的压力可减小。该压力变化可被传送到贮存器500中的室520,从而使偏置装置508将活塞504朝向顶盖514移动,从而减小室520的体积。再次,压力传感器510可(连续地、随机地或周期性地等)感测室中的压力,并且可经由有线或无线通信将压力传感器数据传送到钻机控制器50。另外,压力传感器510可经由有线或无线通信将压力传感器数据传送到外壳150中的本地控制器,该控制器可经由有线或无线通信与钻机控制器50进行通信。
各种实施例
一个一般方面包括一种用于进行地下操作的系统,该系统包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定第一直径的开口;以及第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径的第二直径的开口,其中第一钳口固定地附接到第一驱动轴并且第一驱动轴旋转地附接到壳体,其中第三钳口固定地附接到第三驱动轴并且第三驱动轴旋转地附接到壳体,并且其中第一驱动轴和第三驱动轴分别使第一钳口和第三钳口围绕第一轴线独立地旋转。
实施例可包括下列一个或多个特征。该系统可包括其中第二钳口固定地附接到第二驱动轴并且第二驱动轴旋转地附接到壳体。该系统还可包括其中第四钳口固定地附接到第四驱动轴并且第四驱动轴旋转地附接到壳体。该系统还可包括其中第二驱动轴和第四驱动轴分别使第二钳口和第四钳口围绕第二轴线独立地旋转。该系统可包括其中第一钳口和第二钳口位于中心轴线的相对侧上,并且当第一钳口和第二钳口旋转到接合位置时,第一钳口和第二钳口朝向彼此旋转,并且当第一钳口和第二钳口旋转到脱离位置时,第一钳口和第二钳口远离彼此旋转。该系统可包括其中第三钳口和第四钳口位于中心轴线的相对侧上,并且当第三钳口和第四钳口旋转到接合位置时,第三钳口和第四钳口朝向彼此旋转,并且当第三钳口和第四钳口旋转到脱离位置时,第三钳口和第四钳口远离彼此旋转。该系统可包括其中第一钳口和第二钳口的接合部分中的每个接合部分均具有侧向部分和锥形部分,其中锥形部分从侧向部分成一角度延伸。该系统可包括其中当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口的侧向部分基本上平行于第二钳口的侧向部分。该系统可包括其中第一钳口和第二钳口的锥形部分配置为当第一钳口和第二钳口处于接合位置时形成第一闩锁的第一截头锥形部分,其中锥形部分中的每个锥形部分包括:内表面,该内表面具有凹形轮廓并且连接到第一钳口和第二钳口中的相应钳口的顶表面;远侧表面,该远侧表面在接合边缘处连接到内表面;以及外表面,该外表面在底边缘处连接到远侧表面并且连接到第一钳口和第二钳口中的相应钳口的底表面。
该系统可包括其中内表面和远侧表面相对于中心轴线成锥形并且成角度。该系统可包括其中内表面从相应钳口的顶表面朝向中心轴线与接合边缘成角度,并且远侧表面从接合边缘远离中心轴线与底边缘成角度。该系统可包括其中接合边缘或内表面配置为当第一钳口和第二钳口处于接合位置时接合管状件的一部分。该系统可包括其中升降机配置为根据EX Zone 1获得EX认证(ATEX/IECEx),并且配置为控制升降机的电子器件控制器设置在壳体的室内。该系统可包括其中旋转致动器联接到第一驱动轴和第二驱动轴并使第一驱动轴和第二驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第一钳口和第二钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。该系统可包括其中第一驱动轴和第二驱动轴延伸穿过壳体的壁,并且其中第一驱动轴和第二驱动轴中的每一者接合一个或多个密封件,从而防止在第一驱动轴和第二驱动轴中的任一个处通过壁进行流体连通。该系统可包括其中旋转致动器设置在壳体内的室中,该室被密封以防止环境流体或碎屑进入室。该系统可包括其中当第一闩锁和第二闩锁处于接合位置时,第二闩锁接合第一闩锁。该系统可包括其中第一闩锁的第一钳口和第二钳口配置成当第一闩锁处于接合位置时形成第一闩锁的第一截头锥形部分。该系统还可包括其中第一闩锁的第三钳口和第四钳口配置成当第二闩锁处于接合位置时形成第二闩锁的第二截头锥形部分。
该系统还可包括其中当第一闩锁和第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分的外表面的大部分邻接第一截头锥形部分的内表面。该系统可包括其中当第一闩锁处于接合位置时,第一截头锥形部分包括第一钳口与第二钳口之间的第一间隙,并且当第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分包括第三钳口与第四钳口之间的第二间隙。该系统可包括其中第一间隙和第二间隙平行于壳体的中心轴线,并且第一间隙和第二间隙相对于中心轴线彼此周向对准。该系统可包括其中第一间隙和第二间隙平行于壳体的中心轴线,并且第一间隙相对于中心轴线从第二间隙周向偏移。该系统可包括其中第一钳口、第二钳口、第三钳口和第四钳口的接合部分中的每个接合部分均具有侧向部分和锥形部分,其中锥形部分从侧向部分成一角度延伸。该系统可包括其中当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口的侧向部分平行于第二钳口的侧向部分,其中当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口的侧向部分平行于第四钳口的侧向部分,并且其中当第一钳口、第二钳口、第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分的大部分覆盖第一钳口和第二钳口的接合部分。
该系统可包括其中第一钳口和第二钳口的锥形部分配置为当第一钳口和第二钳口处于接合位置时形成第一闩锁的第一截头锥形部分,并且其中第三钳口和第四钳口的锥形部分配置为当第三钳口和第四钳口处于接合位置时形成第二闩锁的第二截头锥形部分,其中锥形部分中的每个锥形部分包括:内表面,该内表面具有凹形轮廓并且连接到钳口中的相应钳口的顶表面;远侧表面,该远侧表面在接合边缘处连接到内表面;以及外表面,该外表面在底边缘处连接到远侧表面并且连接到第一钳口和第二钳口中的相应钳口的底表面。该系统可包括其中内表面和远侧表面相对于中心轴线成锥形并且成角度。
该系统可包括其中内表面从相应钳口的顶表面朝向中心轴线与接合边缘成角度,并且远侧表面从接合边缘远离中心轴线与底边缘成角度。该系统可包括其中接合边缘或内表面中的至少一个配置为当钳口处于接合位置时接合管状件的一部分。该系统可包括其中第二截头锥形部分的最小直径小于第一截头锥形部分的最小直径。该系统可包括其中当钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的锥形部分接合第一钳口和第二钳口的锥形部分,并且第三钳口和第四钳口的侧向部分接合第一钳口和第二钳口的侧向部分。该系统还可包括其中位于第一钳口和第二钳口的锥形部分的顶部的周边脊延伸到当钳口处于接合位置时接合第一钳口和第二钳口的第三钳口和第四钳口的侧向部分的表面中的周边凹部中。该系统可包括其中第一旋转致动器联接到第一驱动轴和第二驱动轴并使第一驱动轴和第二驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第一钳口和第二钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。
该系统还可包括其中第二旋转致动器联接到第三驱动轴和第四驱动轴并使第三驱动轴和第四驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第三钳口和第四钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。该系统可包括其中第一驱动轴和第二驱动轴延伸穿过壳体的壁,并且其中第一驱动轴和第二驱动轴中的每一者接合一个或多个密封件,从而防止在第一驱动轴和第二驱动轴中的任一个处通过壁进行流体连通。该系统还可包括其中第三驱动轴和第四驱动轴延伸穿过壳体的壁,并且其中第三驱动轴和第四驱动轴中的每一者接合一个或多个密封件,从而防止在第三驱动轴和第四驱动轴中的任一个处通过壁进行流体连通。该系统可包括其中旋转致动器设置在壳体内的室中,该室被密封以防止环境流体或碎屑进入室。
该系统进一步包括:第三闩锁,该第三闩锁包括第五钳口和第六钳口,其中第五钳口和第六钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第五钳口和第六钳口处于接合位置时,第五钳口和第六钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径和第二直径的第三直径的开口;以及第四闩锁,该第四闩锁包括第七钳口和第八钳口,其中第七钳口和第八钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第七钳口和第八钳口处于接合位置时,第七钳口和第八钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径、第二直径和第三直径的第四直径的开口,其中第五钳口和第六钳口的接合部分配置为当第五钳口和第六钳口处于接合位置时嵌套在第三钳口和第四钳口的接合部分中,并且其中第七钳口和第八钳口的接合部分配置为当第七钳口和第八钳口处于接合位置时嵌套在第五钳口和第六钳口的接合部分中。该系统可包括其中第五钳口固定地附接到第五驱动轴并且第五驱动轴旋转地附接到壳体。
该系统还可包括其中第六钳口固定地附接到第六驱动轴并且第六驱动轴旋转地附接到壳体。该系统还可包括其中第七钳口固定地附接到第七驱动轴并且第七驱动轴旋转地附接到壳体。该系统还可包括其中第八钳口固定地附接到第八驱动轴并且第八驱动轴旋转地附接到壳体。该系统还可包括其中第五驱动轴和第七驱动轴分别使第五钳口和第七钳口围绕第三轴线独立地旋转。该系统还可包括其中第六驱动轴和第八驱动轴分别使第六钳口和第八钳口围绕第四轴线独立地旋转。该系统可包括其中第一轴线和第二轴线设置在壳体的中心轴线的相对侧上并且沿着中心轴线处于相同的纵向位置,其中第三轴线和第四轴线设置在壳体的中心轴线的相对侧上并且沿着中心轴线处于相同的纵向位置,并且其中第一轴线和第二轴线从第三轴线和第四轴线径向向内定位。该系统可包括其中当第一闩锁旋转到接合位置时,第一钳口和第二钳口朝向彼此旋转,并且当第一闩锁旋转到脱离位置时,第一钳口和第二钳口远离彼此旋转。
该系统还可包括其中当第二闩锁旋转到接合位置时,第三钳口和第四钳口朝向彼此旋转,并且当第二闩锁旋转到脱离位置时,第三钳口和第四钳口远离彼此旋转。该系统可包括其中当第三闩锁旋转到接合位置时,第五钳口和第六钳口朝向彼此旋转,并且当第三闩锁旋转到脱离位置时,第五钳口和第六钳口远离彼此旋转。该系统还可包括其中当第四闩锁旋转到接合位置时,第七钳口和第八钳口朝向彼此旋转,当第四闩锁旋转到脱离位置时,第七钳口和第八钳口远离彼此旋转。该系统可包括其中第一钳口、第二钳口、第三钳口、第四钳口、第五钳口、第六钳口、第七钳口和第八钳口的接合部分中的每个接合部分均具有侧向部分和锥形部分,其中锥形部分从侧向部分成一角度延伸。该系统还可包括其中当第一闩锁处于接合位置时,第一钳口的侧向部分平行于第二钳口的侧向部分。该系统还可包括其中当第二闩锁处于接合位置时,第三钳口的侧向部分平行于第四钳口的侧向部分。该系统还可包括其中当第三闩锁处于接合位置时,第五钳口的侧向部分平行于第六钳口的侧向部分。该系统还可包括其中当第四闩锁处于接合位置时,第七钳口的侧向部分平行于第八钳口的侧向部分。
该系统还可包括其中当第一闩锁处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的锥形部分配置为形成第一截头锥形部分。该系统还可包括其中当第二闩锁处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的锥形部分配置为形成第二截头锥形部分。该系统还可包括其中当第三闩锁处于接合位置时,第五钳口和第六钳口的锥形部分配置为形成第三截头锥形部分。该系统还可包括其中第七钳口和第八钳口的锥形部分配置为当第四闩锁处于接合位置时形成第四截头锥形部分,其中锥形部分中的每个锥形部分包括:内表面,该内表面具有凹形轮廓并且连接钳口中的相应钳口的顶表面;远侧表面,该远侧表面在接合边缘处连接到内表面;以及外表面,该外表面在底边缘处连接到远侧表面并且连接到钳口中的相应钳口的底表面。该系统可包括其中内表面和远侧表面相对于中心轴线成锥形并且成角度。该系统可包括其中内表面从相应钳口的顶表面朝向中心轴线与接合边缘成角度,并且远侧表面从接合边缘远离中心轴线与底边缘成角度。该系统可包括其中接合边缘或内表面配置为当闩锁中的至少一个闩锁处于接合位置时接合管状件的一部分。该系统还可包括其中第一钳口固定地附接到第一驱动轴,该第一驱动轴旋转地附接到壳体。
该系统还可包括其中第二钳口固定地附接到第二驱动轴,该第二驱动轴旋转地附接到壳体。该系统还可包括其中第三钳口固定地附接到第三驱动轴,该第三驱动轴旋转地附件到壳体。该系统还可包括其中第四钳口固定地附接到第四驱动轴,该第四驱动轴旋转地固定到壳体。该系统还可包括其中第一旋转致动器联接到第一驱动轴和第二驱动轴并使第一驱动轴和第二驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第一钳口和第二钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。该系统还可包括其中第二旋转致动器联接到第三驱动轴和第四驱动轴并使第三驱动轴和第四驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第三钳口和第四钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。该系统可包括其中该系统还可包括其中第五钳口固定地附接到第五驱动轴,该第五驱动轴旋转地固定到壳体。该系统还可包括其中第六钳口固定地附接到第六驱动轴,该第六驱动轴旋转地固定到壳体。该系统还可包括其中第七钳口固定地附接到第七驱动轴,该第七驱动轴旋转地固定到壳体。该系统还可包括其中第八钳口固定地附接到第八驱动轴,该第八驱动轴旋转地固定到壳体。
该系统还可包括其中第三旋转致动器联接到第五驱动轴和第六驱动轴并使第五驱动轴和第六驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第五钳口和第六钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。该系统还可包括其中第四旋转致动器联接到第七驱动轴和第八驱动轴并使第七驱动轴和第八驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第七钳口和第八钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。该系统可包括其中驱动轴中的每个驱动轴延伸穿过壳体的壁,并且其中驱动轴中的每个驱动轴接合一个或多个密封件,从而防止在驱动轴中的任一个处通过壁进行流体连通。该系统可包括其中旋转致动器设置在壳体内的室中,该室被密封以防止环境流体或碎屑进入室。该系统可包括其中当第一闩锁和第二闩锁处于接合位置时,第二闩锁接合第一闩锁。该系统可包括其中当第二闩锁和第三闩锁处于接合位置时,第三闩锁接合第二闩锁。该系统可包括其中当第三闩锁和第四闩锁处于接合位置时,第四闩锁接合第三闩锁。该系统可包括其中第一闩锁的第一钳口和第二钳口配置成当第一闩锁处于接合位置时形成第一闩锁的第一截头锥形部分。
该系统还可包括其中第一闩锁的第三钳口和第四钳口配置成当第二闩锁处于接合位置时形成第二闩锁的第二截头锥形部分。该系统还可包括其中当第一闩锁和第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分的外表面的大部分邻接第一截头锥形部分的内表面。该系统可包括其中当第一闩锁处于接合位置时,第一截头锥形部分包括第一钳口与第二钳口之间的第一间隙。该系统还可包括其中当第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分包括第三钳口与第四钳口之间的第二间隙。该系统可包括其中第一间隙和第二间隙平行于壳体的中心轴线,并且第一间隙和第二间隙相对于中心轴线彼此周向对准。该系统可包括其中第一间隙和第二间隙平行于壳体的中心轴线,并且第一间隙相对于中心轴线从第二间隙周向偏移。该系统可包括其中第三闩锁的第五钳口和第六钳口配置为当第三闩锁处于接合位置时形成第三闩锁的第三截头锥形部分。该系统还可包括其中当第二闩锁和第三闩锁处于接合位置时,第三截头锥形部分的外表面的大部分邻接第二截头锥形部分的内表面。该系统可包括其中第四闩锁的第七钳口和第八钳口配置为当第四闩锁处于接合位置时形成第四闩锁的第四截头锥形部分。
该系统还可包括其中当第三闩锁和第四闩锁处于接合位置时,第四截头锥形部分的外表面的大部分邻接第三截头锥形部分的内表面。该系统可包括其中当第三闩锁处于接合位置时,第三截头锥形部分包括第五钳口与第六钳口之间的第三间隙。该系统还可包括其中当第四闩锁处于接合位置时,第四截头锥形部分包括第七钳口与第八钳口之间的第四间隙。该系统可包括其中第三间隙和第四间隙平行于壳体的中心轴线,并且第三间隙和第四间隙相对于中心轴线彼此周向对准。该系统可包括其中第三间隙和第四间隙平行于壳体的中心轴线,并且第三间隙相对于中心轴线从第四间隙周向偏移。
该系统进一步包括连杆接口系统,该连杆接口系统配置为使壳体围绕壳体轴线旋转多达90度以上,壳体轴线垂直于中心轴线,该连杆接口系统包括包括旋转致动器,该旋转致动器包括主体和驱动轴,其中主体固定地附接到壳体并且驱动轴联接到连杆接口,该连杆接口旋转地附接到壳体,并且其中当驱动轴借由旋转致动器旋转时,连杆接口围绕壳体轴线旋转。该系统进一步包括连杆接口系统,该连杆接口系统配置为使壳体围绕壳体轴线旋转,壳体轴线垂直于中心轴线,其中连杆接口系统配置为接合连杆对并使壳体相对于连杆在相对于连杆中的至少一个连杆的轴线的+/-4度、+/-8度、+/-12度、+/-16度、+/-20度、+/-24度、+/-28度、+/-32度、+/-36度、+/-40度、+/-44度、+/-48度、+/-52度、+/-56度、+/-60度、+/-64度、+/-68度、+/-72度、+/-76度、+/-80度、+/-84度、+/-88度、+/-92度、+/-95度、+/-96度、+/-100度和+/-102度的范围内旋转。该系统进一步包括液压发电机和能量存储装置,其液压发电机生成用于操作升降机的电能并将电能的一部分存储在能量存储装置中。该系统可包括其中存储装置为电容器组件。该系统可包括其中升降机配置为符合根据EXZone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。该系统包括其中升降机的壳体处于基本上水平取向,该升降机配置为支撑重量高达1180公吨(约1300短吨)、或高达1134公吨(约1250短吨)、或高达1189公吨(约1200短吨)、或高达907公吨(约1000短吨)、或高达680公吨(约750短吨)、或高达454公吨(约500短吨)、或高达318公吨(约350短吨)、或高达227公吨(约250短吨)的管状件。该系统进一步包括顶驱,该顶驱经由连杆对联接到升降机壳体,其中连杆中的每个连杆在一个端部旋转地附接到顶驱,并且在相对端部旋转地附接到壳体。
该系统进一步包括用于第一钳口的第一锁定件,其中第一锁定件将第一钳口的侧向部分保持到第一钳口的连接部分,并且其中第一钳口的附接部分固定地附接到第一驱动轴。该系统进一步包括用于第三钳口的第三锁定件,其中第三锁定件将第三钳口的侧向部分保持到第三钳口的附接部分,并且其中第三钳口的附接部分固定地附接到第三驱动轴。第一锁定件在第一钳口处于接合位置时接合升降机中壳体的邻近间隔环的一部分,并且第三锁定件在第三钳口处于接合位置时接合第一锁定件,并且其中由旋转致动器通过第一锁定件和第三锁定件传递施加到第一钳口和第三钳口的液压力并传递到壳体,从而绕过间隔环。
该系统进一步包括间隔环,当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,该间隔环接合第一钳口和第二钳口,壳体中的轴在一个端部具有杆并且在相对端部具有凸轮,其中轴的旋转使凸轮与间隔环中的凹部接合,以便防止间隔环从壳体移除。当第一钳口旋转到接合位置时,轴旋转。
该系统进一步包括连杆接口对,该连杆接口对配置为将连杆对可旋转地附接到从升降机的相对侧延伸的升降机的相应支撑件,其中每个连杆由可移除装置保持在相应支撑件上,并且其中可移除装置可通过以下操作来安装:将穿过可移除装置的开口与保持架安装的保持特征对准;在开口内接纳保持特征;将可移除装置的两个板压缩在一起;使可移除装置相对于保持特征旋转;以及当保持特征与可移除装置上的凹部对准时释放两个板以彼此远离地展开,从而将可移除装置固定在支撑件上。
一个一般方面包括一种用于进行地下操作的系统,该系统包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件,该中心孔具有中心轴线;以及连杆接口系统,该连杆接口系统配置为使壳体围绕壳体轴线旋转多达90度以上。
实施例可包括下列一个或多个特征。该系统包括其中连杆接口系统配置为接合连杆对并使壳体相对于连杆在相对于连杆中的至少一个连杆的轴线的+/-4度、+/-8度、+/-12度、+/-16度、+/-20度、+/-24度、+/-28度、+/-32度、+/-36度、+/-40度、+/-44度、+/-48度、+/-52度、+/-56度、+/-60度、+/-64度、+/-68度、+/-72度、+/-76度、+/-80度、+/-84度、+/-88度、+/-92度、+/-95度、+/-96度、+/-100度和+/-102度的范围内旋转。该系统进一步包括液压发电机和能量存储装置,其液压发电机生成用于操作升降机的电能并将电能的一部分存储在能量存储装置中。该系统可包括其中存储装置为电容式组件。该系统可包括其中升降机配置为符合根据EX Zone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。该系统包括其中升降机的壳体处于基本上水平取向,该升降机配置为支撑重量高达1180公吨(约1300短吨)、或高达1134公吨(约1250短吨)、或高达1189公吨(约1200短吨)、或高达907公吨(约1000短吨)、或高达680公吨(约750短吨)、或高达454公吨(约500短吨)、或高达318公吨(约350短吨)、或高达227公吨(约250短吨)的管状件。该系统包括其中升降机配置为在水平取向与竖直取向之间操纵管状件,并且其中管状件的重量高达3000kg(约3短吨)。该系统包括其中升降机进一步包括:一个或多个传感器,该一个或多个传感器设置在间隔环与壳体之间;以及控制器,其中传感器检测施加在间隔环与壳体之间的力,并且控制器配置为确定由升降机支撑的管状件的重量。
该系统进一步包括顶驱,该顶驱经由连杆对联接到升降机壳体,其中连杆中的每个连杆在一个端部旋转地附接到顶驱,并且在相对端部旋转地附接到壳体。该系统包括其中壳体轴线垂直于中心轴线,其中连杆接口系统包括具有主体和驱动轴的旋转致动器,其中主体固定地附接到壳体并且驱动轴联接到连杆接口,该连杆接口旋转地附接到壳体,并且其中当驱动轴借由旋转致动器旋转时,连杆接口围绕壳体轴线旋转。该系统进一步包括传感器,该传感器检测壳体相对于连杆接口的角位置,其中传感器设置在壳体的密封室内,该密封室防止环境流体的一部分在地下操作期间进入密封室。该系统进一步包括:旋转致动器,该旋转致动器联接到升降机的每个钳口对;以及传感器,该传感器联接到每个旋转致动器,其中传感器检测旋转致动器的角位置,并且控制器配置为确定钳口中的一个或多个钳口处于接合位置还是脱离位置。该系统进一步包括:钻机;顶驱,该顶驱由钻机支撑;连杆对,该连杆对可旋转地附接到顶驱;以及升降机,该升降机可旋转地附接到连杆对。该系统进一步包括连杆接口系统,该连杆接口系统配置为与多个连杆中的任一连杆交接,其中多个连杆中的至少一个连杆具有第一直径,多个连杆中的另一连杆具有第二直径,并且第一直径不同于第二直径。
连杆接口系统进一步包括至少一个成角度凸缘对,该成角度凸缘配置为将至少一个成角度凸缘对中的成角度凸缘之间的空隙从第一空隙变为第二空隙,其中第一间隙允许至少一个成角度凸缘对中的成角度凸缘跨接具有第一直径的连杆并且防止至少一个成角度凸缘对中的成角度凸缘跨接具有第二直径的连杆。
一个一般方面包括一种用于进行地下操作的系统,该系统包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分位于中心孔中;第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分位于中心孔中;以及电子器件外壳,该电子器件外壳位于壳体内,其中电子器件外壳配置为符合根据EX Zone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。
实施例可包括下列一个或多个特征。该系统进一步包括电子器件控制器,该电子器件控制器设置在外壳中并且配置为控制升降机以搬运管状件。该系统进一步包括液压发电机和能量存储装置,其液压发电机生成用于操作升降机的电能并将电能的一部分存储在能量存储装置中。该系统可包括其中存储装置为电容式组件或电池,并且其中存储装置设置在电子器件外壳内。
一个一般方面包括一种用于进行地下操作的系统,该系统包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定第一直径的开口;以及第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径的第二直径的开口;以及电子器件控制器,该电子器件控制器设置在壳体内的电子器件外壳中并且配置为控制升降机以搬运管状件。
实施例可包括下列一个或多个特征。该系统可包括其中电子器件外壳配置为符合根据EX Zone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。
一个一般方面包括一种用于进行地下操作的系统,该系统包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分配置为形成第一截头锥形部分,该第一截头锥形部分位于中心孔中并且包围中心孔的中心轴线,其中第一截头锥形部分限定第一直径的开口;以及第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分配置为形成第二截头锥形部分,该第二截头锥形部分位于中心孔中并且包围中心孔的中心轴线,其中第二截头锥形部分限定不同于第一直径的第二直径的开口,其中当第一闩锁处于接合位置时,第一截头锥形部分包括第一钳口与第二钳口之间的第一间隙,并且其中当第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分包括第三钳口与第四钳口之间的第二间隙,并且其中第一间隙和第二间隙平行于中心轴线,并且第一间隙相对于中心轴线从第二间隙周向偏移。
实施例可包括下列一个或多个特征。该系统进一步包括:第三闩锁,该第三闩锁包括第五钳口和第六钳口,其中第五钳口和第六钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且第五钳口和第六钳口配置为形成第三截头锥形部分,该第三截头锥形部分位于中心孔中并且包围中心孔的中心轴线,其中第三截头锥形部分限定不同于第一直径和第二直径的第三直径的开口;以及第四闩锁,该第四闩锁包括第七钳口和第八钳口,其中第七钳口和第八钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且第七钳口和第八钳口配置为形成第四截头锥形部分,该第四截头锥形部分位于中心孔中并且包围中心孔的中心轴线,其中第四截头锥形部分限定不同于第一直径、第二直径和第三直径的第四直径的开口,其中当第三闩锁处于接合位置时,第三截头锥形部分包括第五钳口与第六钳口之间的第三间隙,并且其中当第四闩锁处于接合位置时,第四截头锥形部分包括第七钳口与第八钳口之间的第四间隙,并且其中第三间隙和第四间隙平行于中心轴线,并且第三间隙相对于中心轴线从第四间隙周向偏移。该系统可包括其中第一间隙和第三间隙相对于中心轴线周向对准。该系统可包括其中第二间隙和第四间隙相对于中心轴线周向对准。
实施例1.一种用于进行地下操作的系统,包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:
壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;
第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定第一直径的开口;以及
第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径的第二直径的开口,
其中第一钳口固定地附接到第一驱动轴并且第一驱动轴旋转地附接到壳体,
其中第三钳口固定地附接到第三驱动轴并且第三驱动轴旋转地附接到壳体,并且
其中第一驱动轴和第三驱动轴分别使第一钳口和第三钳口围绕第一轴线独立地旋转。
实施例2.根据实施例1所述的系统,其中第二钳口固定地附接到第二驱动轴并且第二驱动轴旋转地附接到壳体,
其中第四钳口固定地附接到第四驱动轴并且第四驱动轴旋转地附接到所述壳体,并且
其中第二驱动轴和第四驱动轴分别使第二钳口和第四钳口围绕第二轴线独立地旋转。
实施例3.根据实施例2所述的系统,其中第一钳口和第二钳口位于中心轴线的相对侧上,并且当第一钳口和第二钳口旋转到接合位置时,第一钳口和第二钳口朝向彼此旋转,并且当第一钳口和第二钳口旋转到脱离位置时,第一钳口和第二钳口远离彼此旋转。
实施例4.根据实施例2所述的系统,其中第一钳口和第二钳口的接合部分中的每个接合部分均具有侧向部分和锥形部分,其中锥形部分从侧向部分成一角度延伸,并且其中当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口的侧向部分基本上平行于第二钳口的侧向部分。
实施例5.根据实施例2所述的系统,其中升降机配置为根据EX Zone 1获得EX认证(ATEX/IECEx),并且配置为控制升降机的电子器件控制器设置在壳体的室内。
实施例6.根据实施例2所述的系统,其中当第一闩锁处于接合位置时,第一闩锁的第一钳口和第二钳口配置为形成第一闩锁的第一截头锥形部分,
其中当第二闩锁处于接合位置时,第二闩锁的第三钳口和第四钳口配置为形成第二闩锁的第二截头锥形部分。
实施例7.根据实施例6所述的系统,其中当第一闩锁处于接合位置时,第一截头锥形部分包括第一钳口与第二钳口之间的第一间隙,并且其中当第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分包括第三钳口与第四钳口之间的第二间隙。
实施例8.根据实施例7所述的系统,其中第一间隙和第二间隙平行于壳体的中心轴线,并且第一间隙和第二间隙相对于中心轴线彼此周向对准。
实施例9.根据实施例7所述的系统,其中第一间隙和第二间隙平行于壳体的中心轴线,并且第一间隙相对于中心轴线从第二间隙周向偏移。
实施例10.根据实施例2所述的系统,其中第一旋转致动器联接到第一驱动轴和第二驱动轴并使第一驱动轴和第二驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第一钳口和第二钳口在接合位置与脱离位置之间旋转,并且其中第二旋转致动器联接到第三驱动轴和第四驱动轴并使第三驱动轴和第四驱动轴同时以相反方向旋转,从而使第三钳口和第四钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。
实施例11.根据实施例10所述的系统,其中第一旋转致动器和第二旋转致动器设置在壳体内的室中,该室被密封以防止环境流体或碎屑进入室。
实施例12.根据实施例2所述的系统,进一步包括:
第三闩锁,该第三闩锁包括第五钳口和第六钳口,其中第五钳口和第六钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第五钳口和第六钳口处于接合位置时,第五钳口和第六钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径和第二直径的第三直径的开口;以及
第四闩锁,该第四闩锁包括第七钳口和第八钳口,其中第七钳口和第八钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第七钳口和第八钳口处于接合位置时,第七钳口和第八钳口的接合部分在中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于中心孔中并且限定不同于第一直径、第二直径和第三直径的第四直径的开口。
实施例13.一种用于进行地下操作的系统,包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:
壳体,该壳体限定中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;
第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每个钳口均可旋转地联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动;以及
电子器件外壳,该电子器件外壳在壳体内,其中电子器件外壳配置为符合根据EXZone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。
实施例14.根据实施例13所述的系统,进一步包括电子器件控制器,该电子器件控制器设置在电子器件外壳中并且配置为控制升降机以搬运管状件。
实施例15.根据实施例13所述的系统,进一步包括液压发电机和能量存储装置,其中液压发电机生成用于操作升降机的电能,并将电能的一部分存储在能量存储装置中。
实施例16.根据实施例15所述的系统,其中能量存储装置为电容式组件或电池,并且其中能量存储装置设置在电子器件外壳内。
实施例17.一种用于进行地下操作的系统,包括:升降机,该升降机配置为移动管状件,该升降机包括:
壳体,该壳体限定具有中心轴线的中心孔,该中心孔配置为在其中接纳管状件;
第一闩锁,该第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中第一钳口和第二钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第一钳口和第二钳口处于接合位置时,第一钳口和第二钳口的接合部分配置为形成第一截头锥形部分;以及
第二闩锁,该第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中第三钳口和第四钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当第三钳口和第四钳口处于接合位置时,第三钳口和第四钳口的接合部分配置为形成第二截头锥形部分,
其中当第一闩锁处于接合位置时,第一截头锥形部分包括第一钳口与第二钳口之间的第一间隙,
其中当第二闩锁处于接合位置时,第二截头锥形部分包括第三钳口与第四钳口之间的第二间隙,并且
其中第一间隙和第二间隙平行于中心轴线,并且第一间隙相对于中心轴线从第二间隙周向偏移。
实施例18.根据实施例17所述的系统,进一步包括:
第三闩锁,该第三闩锁包括第五钳口和第六钳口,其中第五钳口和第六钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且第五钳口和第六钳口配置为形成位于中心孔中的第三截头锥形部分,以及
第四闩锁,该第四闩锁包括第七钳口和第八钳口,其中第七钳口和第八钳口中的每一者均联接到壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且第七钳口和第八钳口配置为形成位于中心孔中的第四截头锥形部分,
其中当第三闩锁处于接合位置时,第三截头锥形部分包括第五钳口与第六钳口之间的第三间隙,并且
其中当第四闩锁处于接合位置时,第四截头锥形部分包括第七钳口与第八钳口之间的第四间隙,并且
其中第三间隙和第四间隙平行于中心轴线,并且第三间隙相对于中心轴线从第四间隙周向偏移。
实施例19.根据实施例18所述的方法,其中第一间隙和第三间隙相对于中心轴线周向对准。
实施例20.根据实施例18所述的方法,其中第二间隙和第四间隙相对于中心轴线周向对准。
虽然本发明可能容易受到各种修改和替代形式的影响,但在附图和表格中以示例的方式示出了具体实施例,并且在本文已详细描述了具体实施例。然而,应当理解,实施例并不旨在限于所公开的特定形式。相反,本发明将涵盖落入由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效形式和替代形式。此外,尽管本文讨论了各个实施例,但本发明旨在涵盖这些实施例的所有组合。

Claims (15)

1.一种用于进行地下操作的系统,包括:
升降机,所述升降机配置为移动管状件,所述升降机包括:
壳体,所述壳体限定中心孔,所述中心孔配置为在其中接纳所述管状件;
第一闩锁,所述第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中所述第一钳口和所述第二钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当所述第一钳口和所述第二钳口处于所述接合位置时,所述第一钳口和所述第二钳口的接合部分在所述中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于所述中心孔中并且限定第一直径的开口;以及
第二闩锁,所述第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中所述第三钳口和所述第四钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当所述第三钳口和所述第四钳口处于所述接合位置时,所述第三钳口和所述第四钳口的接合部分在所述中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于所述中心孔中并且限定不同于所述第一直径的第二直径的开口,
其中所述第一钳口固定地附接到所述第一驱动轴并且所述第一驱动轴旋转地附接到所述壳体,
其中所述第三钳口固定地附接到第三驱动轴并且所述第三驱动轴旋转地附接到所述壳体,并且
其中所述第一驱动轴和所述第三驱动轴分别使所述第一钳口和所述第三钳口围绕第一轴线独立地旋转。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述第二钳口固定地附接到第二驱动轴并且所述第二驱动轴旋转地附接到所述壳体,
其中所述第四钳口固定地附接到第四驱动轴并且所述第四驱动轴旋转地附接到所述壳体,并且
其中所述第二驱动轴和所述第四驱动轴分别使所述第二钳口和所述第四钳口围绕第二轴线独立地旋转。
3.根据权利要求2所述的系统,其中所述第一钳口和所述第二钳口的所述接合部分中的每个接合部分均具有侧向部分和锥形部分,其中所述锥形部分从所述侧向部分成一角度延伸,并且其中当所述第一钳口和所述第二钳口处于所述接合位置时,所述第一钳口的所述侧向部分基本上平行于所述第二钳口的所述侧向部分。
4.根据权利要求2所述的系统,其中所述升降机配置为符合根据EXZone 1的EX认证(ATEX/IECEx),并且配置为控制所述升降机的电子器件控制器设置在所述壳体的室内。
5.根据权利要求2所述的系统,其中所述第一闩锁的所述第一钳口和所述第二钳口配置为当所述第一闩锁处于所述接合位置时形成所述第一闩锁的第一截头锥形部分,
其中所述第二闩锁的所述第三钳口和所述第四钳口配置为当所述第二闩锁处于所述接合位置时形成所述第二闩锁的第二截头锥形部分。
6.根据权利要求5所述的系统,其中当所述第一闩锁处于所述接合位置时,所述第一截头锥形部分包括所述第一钳口与所述第二钳口之间的第一间隙,并且其中当所述第二闩锁处于所述接合位置时,所述第二截头锥形部分包括所述第三钳口与所述第四钳口之间的第二间隙。
7.根据权利要求6所述的系统,其中所述第一间隙和所述第二间隙平行于所述壳体的中心轴线,并且所述第一间隙和所述第二间隙相对于所述中心轴线彼此周向对准,或所述第一间隙和所述第二间隙相对于所述中心轴线彼此周向偏移。
8.根据权利要求2所述的系统,其中所述第一旋转致动器联接到所述第一驱动轴和所述第二驱动轴并使所述第一驱动轴和所述第二驱动轴同时以相反方向旋转,从而使所述第一钳口和所述第二钳口在接合位置与脱离位置之间旋转,并且
其中第二旋转致动器联接到所述第三驱动轴和所述第四驱动轴并使所述第三驱动轴和所述第四驱动轴同时以相反方向旋转,从而使所述第三钳口和所述第四钳口在接合位置与脱离位置之间旋转。
9.根据权利要求2所述的系统,进一步包括:
第三闩锁,所述第三闩锁包括第五钳口和第六钳口,其中所述第五钳口和所述第六钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当所述第五钳口和所述第六钳口处于所述接合位置时,所述第五钳口和所述第六钳口的接合部分在所述中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于所述中心孔中并且限定不同于所述第一直径和所述第二直径的第三直径的开口,以及
第四闩锁,所述第四闩锁包括第七钳口和第八钳口,其中所述第七钳口和所述第八钳口中的每一者均配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当所述第七钳口和所述第八钳口处于所述接合位置时,所述第七钳口和所述第八钳口的接合部分在所述中心孔的中心轴线的相对侧上相对于彼此位于所述中心孔中并且限定不同于所述第一直径、所述第二直径和所述第三直径的第四直径的开口。
10.一种用于进行地下操作的系统,包括:
升降机,所述升降机配置为移动管状件,所述升降机包括:
壳体,所述壳体限定中心孔,所述中心孔配置为在其中接纳所述管状件;
第一闩锁,所述第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中所述第一钳口和所述第二钳口中的每一者均可旋转地联接到所述壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动;以及
电子器件外壳,所述电子器件外壳在所述壳体内,其中所述电子器件外壳配置为符合根据EX Zone 1要求的ATEX认证或IECEx认证。
11.根据权利要求10所述的系统,进一步包括电子器件控制器,所述电子器件控制器设置在所述电子器件外壳中并且配置为控制所述升降机以搬运所述管状件。
12.根据权利要求10所述的系统,进一步包括液压发电机和能量存储装置,其中所述液压发电机生成用于操作所述升降机的电能并将所述电能的一部分存储在所述能量存储装置中,并且其中所述能量存储装置设置在所述电子器件外壳内。
13.一种用于进行地下操作的系统,包括:
升降机,所述升降机配置为移动管状件,所述升降机包括:
壳体,所述壳体限定具有中心轴线的中心孔,所述中心孔配置为在其中接纳所述管状件;
第一闩锁,所述第一闩锁包括第一钳口和第二钳口,其中所述第一钳口和所述第二钳口中的每一者均联接到所述壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当所述第一钳口和所述第二钳口处于所述接合位置时,所述第一钳口和所述第二钳口的接合部分配置为形成第一截头锥形部分;以及
第二闩锁,所述第二闩锁包括第三钳口和第四钳口,其中所述第三钳口和所述第四钳口中的每一者均联接到所述壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且当所述第三钳口和所述第四钳口处于所述接合位置时,所述第三钳口和所述第四钳口的接合部分配置为形成第二截头锥形部分,
其中当所述第一闩锁处于所述接合位置时,所述第一截头锥形部分包括所述第一钳口与所述第二钳口之间的第一间隙,并且
其中当所述第二闩锁处于所述接合位置时,所述第二截头锥形部分包括所述第三钳口与所述第四钳口之间的第二间隙,并且
其中所述第一间隙和所述第二间隙平行于所述中心轴线,并且所述第一间隙相对于所述中心轴线从所述第二间隙周向偏移。
14.根据权利要求13所述的系统,进一步包括:
第三闩锁,所述第三闩锁包括第五钳口和第六钳口,其中所述第五钳口和所述第六钳口中的每一者均联接到所述壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且所述第五钳口和第六钳口配置为形成位于所述中心孔中的第三截头锥形部分;以及
第四闩锁,所述第四闩锁包括第七钳口和第八钳口,其中所述第七钳口和所述第八钳口中的每一者均联接到所述壳体并且配置为可在接合位置与脱离位置之间移动,并且所述第七钳口和所述第八钳口配置为形成位于所述中心孔中的第四截头锥形部分,
其中当所述第三闩锁处于所述接合位置时,所述第三截头锥形部分包括所述第五钳口与所述第六钳口之间的第三间隙,并且
其中当所述第四闩锁处于所述接合位置时,所述第四截头锥形部分包括所述第七钳口与所述第八钳口之间的第四间隙,并且
其中所述第三间隙和所述第四间隙平行于所述中心轴线,并且所述第三间隙相对于所述中心轴线从所述第四间隙周向偏移。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述第一间隙和所述第三间隙相对于所述中心轴线周向对准,并且其中所述第二间隙和所述第四间隙相对于所述中心轴线周向对准。
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