CN205895730U - 石油钻采设备、吊卡及其液压系统 - Google Patents

石油钻采设备、吊卡及其液压系统 Download PDF

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贾海云
郭永红
谭海波
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Abstract

本实用新型公开了一种吊卡液压系统,包括开门油缸、门闩油缸、溢流阀、第一单向阀和第二单向阀,所述开门油缸的第一腔和所述门闩油缸的第一腔均与油箱连接,所述溢流阀的进油口与门闩油缸的第二腔连接,所述溢流阀的出油口与所述开门油缸的第二腔连接,所述第一单向阀的进油口连接于所述开门油缸的第二腔与所述溢流阀的出油口之间,所述第一单向阀的出油口与油箱连接,所述第二单向阀的进油口与所述第一单向阀的出油口及油箱连接,所述第二单向阀的出油口连接于所述溢流阀的进油口与所述门闩油缸的第二腔之间。通过一个溢流阀和两个单向阀,实现开门油缸和门闩油缸顺序开启的效果,液压系统原理更加简单,降低了成本同时也降低了故障率。

Description

石油钻采设备、吊卡及其液压系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及石油设备领域,具体是涉及一种吊卡液压系统,及使用该液压系统的吊卡及石油钻采设备。
背景技术
[0002]在石油钻修井作业中,液压吊卡是重要的提升工具,其性能直接影响到钻修井作业的效率和安全性。其一般与猫道配合,通过自动开合及翻转,完成钻杆等管柱的夹持、起升和下放,由于操作方便,可远程操控,能极大减轻工人劳动强度,提升作业效率等优点,常用于顶部驱动式钻机的钻井、完井等起下管柱作业。
[0003]吊卡主要由吊卡本体、翻转机构组成,吊卡本体设有开门油缸和门闩油缸,用于实现自动开合,翻转机构上连接有翻转油缸,用于实现吊卡的翻转。各油缸的主要动作均由液压系统控制,为确保操作的安全性,开门油缸和门闩油缸的动作有严格的先后顺序要求,现有的液压系统一般通过设置两个顺序阀来实现其先后顺序的控制,由于采用的阀数量多,体积大,造成系统复杂,不便调节,且顺序阀油管太长,可靠性低。
实用新型内容
[0004]有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种更为简化、稳定可靠的吊卡液压系统,及采用该液压系统的吊卡及石油钻采设备。
[0005]本实用新型的第一方面,提供了一种吊卡液压系统,包括开门油缸和门闩油缸,所述开门油缸和门闩油缸之间设有控制阀组件,所述控制阀组件包括溢流阀、第一单向阀和第二单向阀,所述开门油缸的第一腔和所述门闩油缸的第一腔均与油箱连接,所述溢流阀的进油口与门闩油缸的第二腔连接,所述溢流阀的出油口与所述开门油缸的第二腔连接,所述第一单向阀的进油口连接于所述开门油缸的第二腔与所述溢流阀的出油口之间,所述第一单向阀的出油口与油箱连接,所述第二单向阀的进油口与所述第一单向阀的出油口及油箱连接,所述第二单向阀的出油口连接于所述溢流阀的进油口与所述门闩油缸的第二腔之间。
[0006]进一步地,所述吊卡液压系统还包括翻转油缸和第一控制阀,所述第一控制阀的进出油口与油箱连接,所述第一控制阀的第一工作油口与所述翻转油缸的第二腔连接,所述第一控制阀的第二工作油口与连接于所述开门油缸和门闩油缸之间的油路上,所述翻转油缸的第一腔与油箱连接,所述第一控制阀具有至少两个工作位,用于控制所述翻转油缸和所述开门油缸择一开启工作,或用于控制所述翻转油缸和所述门闩油缸择一开启工作。
[0007]进一步地,所述吊卡液压系统还包括第二控制阀,所述第二控制阀的进油口和回油口均与油箱连通,所述第二控制阀的第一工作油口与所述第一控制阀的进出油口连接,所述第二控制阀的第二工作油口与所述翻转油缸的第一腔连接,并连接于所述第一单向阀的出油口和第二单向阀的进油口之间,所述第二控制阀具有至少两个工作位,用于控制系统的进回油方向。
[0008] 进一步地,所述第二控制阀具有至少三个工作位。
[0009]进一步地,所述第一控制阀为两位三通电磁阀。
[0010]进一步地,所述第二控制阀为三位四通电磁换向阀。
[0011]本实用新型的第二方面,还提供了一种吊卡,包括吊卡本体和翻转机构,所述吊卡本体上设有安全门,安全门上设有门闩,还包括上述任一项所述的吊卡液压系统,所述安全门与所述开门油缸连接,所述门R与所述门R油缸连接,所述翻转机构与所述翻转油缸连接。
[0012]所述第一控制阀设于所述吊卡本体之外。
[0013]本实用新型的第三方面,进一步提供了一种石油钻采设备,包括上述的吊卡。
[0014] 本实用新型通过一个溢流阀和两个单向阀,实现开门油缸和门闩油缸顺序开启的效果,配合采用一个两位三通阀和一个三位四通阀,实现了整个液压系统按顺序自动控制,使液压系统原理更加简单,实现了以最少的元件达到相同的效果的目的,结构更简单,降低了成本同时也降低了故障率。
附图说明
[0015]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0016]图1是本实用新型实施例1的原理不意图;
[0017]图2是本实用新型实施例2在第一状态下的原理示意图;
[0018]图3是本实用新型实施例2在第二状态下的原理原理图;
[0019]图4是本实用新型实施例2在第三状态下的原理原理图;
[0020]图5是本实用新型实施例2在第二状态下的原理不意图。
[0021]图6是本实用新型实施例3的原理示意图。
[0022]附图标记说明:1、开门油缸;2、门闩油缸;3、溢流阀;4、第一单向阀;5、第二单向阀;6、翻转油缸;7、第一控制阀;8、第二控制阀。
具体实施方式
[0023]需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0024]本实用新型中,术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件,但不对部件进行具体限制。
[0025] 实施例1:
[0026]如图1所示,本实施例的吊卡液压系统,包括开门油缸I和门闩油缸2,开门油缸I和门闩油缸2之间设有控制阀组件,控制阀组件包括溢流阀3、第一单向阀4和第二单向阀5,开门油缸I的第一腔和门闩油缸2的第一腔均与油箱连接,溢流阀3的进油口与门闩油缸2的第二腔连接,溢流阀3的出油口与开门油缸I的第二腔连接,第一单向阀4的进油口连接于开门油缸I的第二腔与溢流阀3的出油口之间,第一单向阀4的出油口与油箱连接,第二单向阀5的进油口与第一单向阀4的出油口及油箱连接,第二单向阀5的出油口连接于溢流阀3的进油口与门闩油缸2的第二腔之间。
[0027]通过控制阀组件的控制可实现开门油缸I和门闩油缸2按顺序进行动作,即开门油缸I和门RJ油缸2的其中一者在另一者完成一次工作行程后才开启工作。
[0028]具体的,需要关闭吊卡安全门时,先由开门油缸I执行关门动作,然后由门闩油缸2执行上门闩动作,开门油缸I的第一腔进压力油,开门油缸I活塞向第二腔方向运动,其第二腔的液压油经第一单向阀4回油箱,此时由于溢流阀3关闭,门闩油缸2不会运动,当开门油缸I完成一次工作行程,即开门油缸I活塞运动到有杆腔末端时,实现关门动作,此时系统液压油继续向开门油缸I的第一腔供应液压油,当达到溢流阀3的开启压力后,溢流阀3导通,则门闩油缸2的第一腔开始进压力油,门闩油缸2的活塞向第二腔方向运动,其第二腔内的压力油经溢流阀3和第一单向阀4回油箱,当门闩油缸2的活塞运动到第二腔末端,则实现上门闩动作。
[0029]反之,需要打开吊卡安全门时,先由门闩油缸执行解除门闩动作,然后由开门油缸执行开门动作,此时切换系统进油方向,门闩油缸2的第二腔经第二单向阀5进压力油,门闩油缸2的活塞向第一腔方向运动,门闩油缸2第一腔内的压力油直接回油箱,当门闩油缸2的活塞运动到第一腔的末端时,解除门闩动作完成;此时系统继续向门闩油缸2的第二腔供应压力油,当油压达到溢流阀3的开启压力时,溢流阀3导通,则开门油缸I的第二腔开始经由第二单向阀5和溢流阀3进压力油,其活塞向第一腔方向运动,第一腔内压力油直接回油箱,直至活塞运动到位,实现开门动作。
[0030] 本实施例通过一个溢流阀和两个单向阀,实现开门油缸和门闩油缸顺序开启的效果,取代了传统的顺序阀,液压系统原理更加简单,实现了以最少的元件达到相同的效果的目的,结构更简单,降低了成本同时也降低了故障率。
[0031] 实施例2:
[0032]在具体的操作过程中,吊卡除了执行开关安全门的操作外,还有翻转操作,吊卡设有翻转机构,在实施例1的基础上,吊卡液压系统还包括翻转油缸6和第一控制阀7,进一步的,为便于实现系统压力油的换向,吊卡液压系统还包括第二控制阀8,第二控制阀8的进油口和回油口均与油箱连通,第二控制阀8的第一工作油口与第一控制阀7的进出油口连接,第二控制阀8的第二工作油口与翻转油缸6的第一腔连接,并连接于第一单向阀4的出油口和第二单向阀5的进油口之间,第一控制阀7的第一工作油口与翻转油缸6的第二腔连接,第一控制阀7的第二工作油口与连接于开门油缸I的第一腔和门闩油缸2的第一腔之间的油路上。
[0033]第一控制阀7优先采用两位三通电磁阀,用于控制翻转油缸4与开门油缸I和门闩油缸2不同时进行动作,即在翻转油缸6动作时,开门油缸I和门闩油缸2不能动作,反之,在开门油缸I和门闩油缸2动作时,翻转油缸6不能动作。第二控制阀8优先选用三位四通电磁换向阀,通过电信号的控制,可实现液压系统进油和回油的转换。
[0034]需要说明的是,上述实施例中,各油缸的第一腔具体是指无杆腔,第二腔具体是指有杆腔,当然,本领域技术人员应该知晓,反过来理论上也可实现相同功能,上述实施例中均不作限制。
[0035]下面结合附图2-5对本实施例的操作过程进行详细说明。
[0036]在吊卡夹持管柱进行提升或下放的过程中,吊卡处于承载状态,吊卡液压系统处于图2所示状态,此时第二控制阀8处于中位,翻转油缸6无进油,只有回油通道,使得翻转油缸6处于浮动状态,从而避免载荷对翻转油缸6造成损坏。
[0037]当吊卡需要进行翻转时,吊卡液压系统如图3所示状态,此时第二控制阀8位于左位,第一控制阀7位于左位,压力油从P 口进入至翻转油缸6的无杆腔,推动翻转油缸6的活塞向有杆腔一侧移动,其有杆腔的压力油通过第一控制阀7回T口,以驱动翻转油缸6动作,从而驱动翻转机构进行翻转。与此同时,开门油缸I和门闩油缸2的油路不通,处于闭锁状态。
[0038]当要在吊卡内装入管柱,或将吊卡内的管柱卸放至预定目标位置时,需完成解除门闩、打开安全门、翻转等一系列动作,吊卡液压系统如图4所示状态,此时第二控制阀8处于左位,第一控制阀7换至右位,翻转油缸6油路不通,不进行动作;系统液压油经P口、第二单向阀5进入门闩油缸2的有杆腔,推动门闩油缸2活塞向无杆腔一侧运动,门闩油缸2无杆腔内的压力油经第一控制阀7回T口,门闩油缸2动作直至完成一次工作行程,从而实现门闩的打开;此后,溢流阀3达到开启压力后导通,使开门油缸I的回油路开启,驱动开门油缸I动作,从而实现安全门的打开。完成上述动作后,将第一控制阀7换至左位,即回到图3所示状态,导通翻转油缸6的油路,实现翻转动作。
[0039]在吊卡内装入管柱后或将吊卡内的管柱取出后,需要关闭安全门时,需完成关闭安全门、上门闩、翻转等一系列动作,吊卡液压系统如图5所示状态,首先将第二控制阀8换至右位,压力油通过P 口进入,经第一控制阀7进入开门油缸I的无杆腔,控制开门油缸I动作。当开门油缸I完成一次工作行程后,实现开门动作,然后导通溢流阀3,即可实现门闩油缸2的油路导通,推动门闩油缸2动作,实现上门闩,最后,再控制第一控制阀7和第二控制阀8实现翻转油缸6动作以实现翻转。
[0040]同样,本实施例通过一个溢流阀和两个单向阀,实现开门油缸I和门闩油缸2顺序开启的效果,配合一个两位三通阀和一个三位四通阀,实现了整个液压系统按顺序自动控制,使液压系统原理更加简单,实现了以最少的元件达到相同的效果的目的,结构更简单,降低了成本同时也降低了故障率。
[0041]进一步的,本实施例还提供了一种吊卡,包括吊卡本体、翻转机构和上述的吊卡液压系统,吊卡本体上设有安全门,安全门上设有门闩,其中安全门与开门油缸I连接,门闩与门闩油缸2连接,翻转机构与翻转油缸4连接。由于采用上述液压系统,本实施例吊卡具有其所有优点,在此不再赘述。
[0042]其中,第一控制阀7优选设置于吊卡本体上,当然,也可以选择布置在吊卡本体之夕卜,可不占用吊卡本体自身的布置空间,以进一步减少吊卡体积,减轻吊卡重量,具体如图6所示,其控制原理和工作过程均保持不变。
[0043]更进一步的,本实施例还提供了一种石油钻采设备,包括上述的吊卡,由于采用上述吊卡,具有其所有优点,在此不再赘述。
[0044]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种吊卡液压系统,包括开门油缸(I)和门闩油缸(2),其特征在于:所述开门油缸(I)和门闩油缸(2)之间设有控制阀组件,所述控制阀组件包括溢流阀(3)、第一单向阀(4)和第二单向阀(5),所述开门油缸(I)的第一腔和所述门闩油缸(2)的第一腔均与油箱连接,所述溢流阀(3)的进油口与门闩油缸(2)的第二腔连接,所述溢流阀(3)的出油口与所述开门油缸(I)的第二腔连接,所述第一单向阀(4)的进油口连接于所述开门油缸(I)的第二腔与所述溢流阀(3)的出油口之间,所述第一单向阀(4)的出油口与油箱连接,所述第二单向阀(5)的进油口与所述第一单向阀(4)的出油口及油箱连接,所述第二单向阀(5)的出油口连接于所述溢流阀(3)的进油口与所述门闩油缸(2)的第二腔之间。
2.根据权利要求1所述的吊卡液压系统,其特征在于:还包括翻转油缸(6)和第一控制阀(7),所述第一控制阀(7)的进出油口与油箱连接,所述第一控制阀(7)的第一工作油口与所述翻转油缸(6)的第二腔连接,所述第一控制阀(7)的第二工作油口与连接于所述开门油缸(I)和门闩油缸(2)之间的油路上,所述翻转油缸(6)的第一腔与油箱连接,所述第一控制阀(7)具有至少两个工作位,用于控制所述翻转油缸(6)和所述开门油缸(I)择一开启工作,或用于控制所述翻转油缸(6)和所述门闩油缸(2)择一开启工作。
3.根据权利要求2所述的吊卡液压系统,其特征在于:还包括第二控制阀(8),所述第二控制阀(8)的进油口和回油口均与油箱连通,所述第二控制阀(8)的第一工作油口与所述第一控制阀(7)的进出油口连接,所述第二控制阀(8)的第二工作油口与所述翻转油缸(6)的第一腔连接,并连接于所述第一单向阀(4)的出油口和第二单向阀(5)的进油口之间,所述第二控制阀(8)具有至少两个工作位,用于控制系统的进回油方向。
4.根据权利要求3所述的吊卡液压系统,其特征在于:所述第二控制阀(8)具有至少三个工作位。
5.根据权利要求2-4任一项所述的吊卡液压系统,其特征在于:所述第一控制阀(7)为两位三通电磁阀。
6.根据权利要求3-4任一项所述的吊卡液压系统,其特征在于:所述第二控制阀(8)为三位四通电磁换向阀。
7.—种吊卡,包括吊卡本体和翻转机构,所述吊卡本体上设有安全门,安全门上设有门闩,其特征在于:还包括权利要求1-6任一项所述的吊卡液压系统,所述安全门与所述开门油缸(I)连接,所述门闩与所述门闩油缸(2)连接,所述翻转机构与所述翻转油缸(6)连接。
8.根据权利要求7所述的吊卡,其特征在于:所述吊卡液压系统还包括翻转油缸(6)和第一控制阀(7),所述第一控制阀(7)的进出油口与油箱连接,所述第一控制阀(7)的第一工作油口与所述翻转油缸(6)的第二腔连接,所述第一控制阀(7)的第二工作油口与连接于所述开门油缸(I)和门闩油缸(2)之间的油路上,所述翻转油缸(6)的第一腔与油箱连接,所述第一控制阀(7)具有至少两个工作位,用于控制所述翻转油缸(6)和所述开门油缸(I)择一开启工作,或用于控制所述翻转油缸(6)和所述门闩油缸(2)择一开启工作;所述第一控制阀(7)设于所述吊卡本体之外。
9.一种石油钻采设备,其特征在于:包括权利要求7或8任一项所述的吊卡。
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